首页 > 应用 > 测试测量
[导读]工程师在设计一款产品时用了一颗9A的MOS管,量产后发现坏品率偏高,经重新计算后,换成5A的MOS管,问题就解决。为什么用电流裕量更小了,却能提高可靠性呢?本文将从器件的结温角度跟你说说产品的可靠性。

工程师在设计一款产品时用了一颗9A的MOS管,量产后发现坏品率偏高,经重新计算后,换成5A的MOS管,问题就解决。为什么用电流裕量更小了,却能提高可靠性呢?本文将从器件的结温角度跟你说说产品的可靠性。

本文引用地址: /app/test/201811/846450.htm

工程师在设计的过程中非常注意元器件性能上的裕量,却很容易忽视热耗散设计,案例分析我们放到最后说,为了帮助理解,我们先引入一个概念:

 

1.png

 

其中Tc为芯片的外壳温度,P­D为芯片在该环境中的耗散功率,Tj表示芯片的结点温度,目前大多数芯片的结点温度为150℃,Rjc表示芯片内部至外壳的热阻,Rcs表示外壳至散热片的热阻,Rsa表示散热片到空气的热阻,一般功率器件用Rjc进行计算即可。

 

2.jpg

 

图1功率器件热阻分布示意图

举个例子来说,大家常用的S8050在25℃(Tc)的最大耗散功率是0.625W,额定电流为0.5A,最高结点温度为150℃,此代入公式有:

 

3.png

 

从上面公式可以推算出Rja为200℃/W(Rja表示结点到空气的热阻)。假设芯片壳温(Tc)为55℃,热耗散功率有0.5W时,此刻芯片结点温度为:Tj=Tc+PD*Rjc代入得到155℃,已经超过了最高结温150℃了。故需要降额使用,然而降额曲线在数据手册中并未标注,所以小编只能自行计算。

在25℃(Tc)时有公式:

 

4.png

 

恒成立。

把线性降额因子设为F,则在任意温度时有:

 

5.png

 

代入已知参数得到F>5mW/℃,一般为了满足裕量要求,降额因子往往取得更大才能满足可靠性设计要求。

由于小晶体管和芯片是不带散热器的,这时就要考虑壳体到空气之间的热阻。一般数据手册会给出Rja(结到环境之间的热阻)。那么三极管S8050,其最大功率0.625W是在其壳温25℃时取得的。倘若环境温度刚好为25℃,芯片自身又要消耗0.625W的功率,那么为了满足结点不超过150℃,唯一的办法就是让其得到足够好的散热,如下所示。

 

6.jpg

 

图2 场效应管散热片

好了,我们把问题转回到最初的场效应管为什么需要从9A变成5A性能更可靠的问题上来,场效应管的损耗通常来自导通损耗与开关损耗两种,但在高频小电流条件下以开关损耗为主,由于9A的场效应管在工艺上决定了其栅极电容较大,需要较强的驱动能力,在驱动能力不足的情况下导致其开关损耗急剧上升,特别在高温情况下由于热耗散不足,导致结点温度超标引发失效。如果在满足设计裕量的条件下换成额定电流稍小的场管以后,由于两种场管在导通内阻上并不会差距太大,且导通损耗在高频条件下相比开关损耗来说几乎可以忽略不计,这样一来5A的场管驱动起来就会变得容易很多,开关损耗降下去了,使用5A场管在同样的温度环境下结点温度降低在可控范围,自然就不会再出现热耗散引起的失效了,当然遇到这种情况增强驱动能力也是一个很好的办法。

 

7.jpg

 

图3开关器件损耗分析示意图

通常大多数芯片的结点温度是150℃,只要把结点温度控制在这个范围内并保持一定裕量,从热耗散的设计角度来说都是没有问题的,如果下次你找遍了芯片的器件性能指标均发现有一定裕量却无法找到失效原因时,不妨从热耗散的角度来发现问题,兴许能帮上大忙。

电源模块在实际应用中,通常面临着高温环境,因此在在设计电源时,本文只通过场效应管的结温来开题,真正的电源产品可靠性需要考虑所有器件的结温与可靠性,如果选用成品电源,不管是模块电源、普通开关电源、电源适配器等,这部分的工作一般都由电源设计厂家完成。

 

8.jpg

 

致远电子自主研发、生产的隔离电源模块已有近20年的行业积累,目前产品具有宽输入电压范围,隔离1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多个系列,封装形式多样,兼容国际标准的SIP、DIP等封装。同时致远电子为保证电源产品性能建设了行业内一流的测试实验室,配备最先进、齐全的测试设备,全系列隔离DC-DC电源通过完整的EMC测试,静电抗扰度高达4KV、浪涌抗扰度高达2KV,可应用于绝大部分复杂恶劣的工业现场,为用户提供稳定、可靠的电源隔离解决方案。

 

9.png
换一批

延伸阅读

[新闻速报] 麒麟980和骁龙845怎么样?骁龙845面向沉浸体验

麒麟980和骁龙845怎么样?骁龙845面向沉浸体验

随着市场的进步,手机新品层出不穷。麒麟980与骁龙845作为手机芯片,被安卓阵营不少手机搭载。麒麟980与骁龙845对手机性能来说非常重要,自然受到用户的关注。不过除了手机自身性能,消费者也越来越关注像搭载了麒麟980与骁龙845等手机能带......

关键字:麒麟980 骁龙845 手机芯片

[消费类电子新闻] 董明珠:为何别人造芯股价涨我们造芯股价跌?因为格力是动真格的

董明珠:为何别人造芯股价涨我们造芯股价跌?因为格力是动真格的

近年来,国家鼓励发展自主芯片产业,各种造芯企业蜂拥而起,而格力也加入了造芯大军。为什么别人造芯股价就涨,而格力造芯股价就跌呢?董明珠道出了真相:因为格力是动真格的! ......

关键字:董明珠 芯片 格力

[单片机应用] STM32操作24位AD芯片ADS1246

STM32操作24位AD芯片ADS1246

ADS1246是TI公司大致在2009年中期推出的24位ADC,最高采样速率可达2Ksps,其为单通道器件,与之相对应的还有ADS1247和ADS1248三通道器件,但特性并非完全一致。据TI资料介绍,ADS1246在ADS1247/ADS......

关键字:STM32 24位 AD芯片 ADS1246

[智能硬件] 亚马逊也自主研发芯片,发布一款机器学习芯片

亚马逊也自主研发芯片,发布一款机器学习芯片

亚马逊是英特尔和英伟达的最大买家,后两家公司的芯片对亚马逊的AWS云计算业务形成帮助。但亚马逊现在开始设计自己的芯片。 ......

关键字:亚马逊 机器学习芯片 英伟达 英特尔

[显示光电] 索赔5亿元!因侵犯LED倒装芯片专利六家公司被告,包括苹果孙公司

索赔5亿元!因侵犯LED倒装芯片专利六家公司被告,包括苹果孙公司

德豪润达要求六方被告立即停止侵犯原告名称为“一种LED倒装芯片及其制造方法”发明专利权的行为;要求六方被告赔偿原告经济损失及合理维权费用5亿元等。 ......

关键字:LED倒装芯片 苹果公司 LED产品

[单片机新闻] 各路资本纷纷涌入IC领域,IC业“野蛮生长”下的思考!

各路资本纷纷涌入IC领域,IC业“野蛮生长”下的思考!

2018年的中国集成电路,一如既往地发展着,同时仍保持着90%的高端芯片依赖进口的局面,每年集成电路进口额也仍在2000多亿美元,连续多年位于我国进口产品中的榜首。 ......

关键字:集成电路 IC 晶体管 中兴事件

[智能硬件] 为VR/AR设计,高通全新芯片现身二代谷歌眼镜!

为VR/AR设计,高通全新芯片现身二代谷歌眼镜!

显然,目前高通已开始在手机以外的更多终端类型的芯片上发力,目前已经涉及了无线耳机、智能音箱、可穿戴设备、AR/VR等领域。其中AR/VR领域被很多人看做是在5G时代最有可能率先迎来爆发的项目,借助低时延的更好游戏体验,借助更高速率下的8K视......

关键字:VR AR 高通 芯片

[单片机新闻] Intel服务器芯片市场不保?亚马逊AWS云服务推出基于ARM架构计算服务

Intel服务器芯片市场不保?亚马逊AWS云服务推出基于ARM架构计算服务

企业客户的计算工作负载通常运行在基于Intel架构的芯片上。但长期以来,人们一直认为,软银旗下的ARM处理器架构是一种潜在的替代产品,它可以在使用更少能源的情况下运行,从而降低成本。ARM架构技术被广泛用于智能手机和平板电脑芯片。 ......

关键字:Intel 服务器芯片 亚马逊 AWS云服务 ARM架构

[单片机应用] 接口芯片如何扩展

接口芯片如何扩展

  一般说来,可编程接口芯片都有存储器及地址线,所谓可编程就是指CPU用指令将某数据写入接口芯片的某个存储器,接口芯片在接到CPU送来的数据后,自动翻译该数据,然后执行该数据所代表的动作。    不......

关键字:芯片 接口

[智能硬件] 黄章再次反馈魅友:魅族将会推出配备独立音乐芯片的适配器

黄章再次反馈魅友:魅族将会推出配备独立音乐芯片的适配器

有魅友在魅族社区发帖称魅族16th Plus虽好,但是音乐真的退步啦,希望魅族16S恢复独立音乐芯片。黄章则回帖表示,后续会推出配备独立音乐芯片的适配器。 ......

关键字:黄章 魅族 适配器 独立音乐芯片

我 要 评 论

网友评论

芯闻号

澳门必赢国际

更多

项目外包

更多

推荐博客