Как пользоваться калькулятором для расчета и анализа теплового рассеяния корпусов

HP-50g

Билл Лаумайстер (Maxim Integrated)

Калькулятор для расчета и анализа теплового рассеивания корпусов интегральных схем помогает оценить тепловыделение корпусов интегральных схем для обеспечения надежности и предотвращения перегрева. Программа создана для использования совместно с калькулятором HP 50g или его бесплатным эмулятором для ПК.

Стив Эдвардс (на момент публикации больше не являющийся сотрудником Maxim Integrated), опытный инженер по аналоговым схемам, написал несколько приложений для автоматизации инженерных расчетов. Эти приложения распространяются бесплатно с целью помочь другим разработчикам выбрать, определить и рассчитать аналоговые схемы. Мы опишем функционал одного такого инструмента – калькулятора для расчета и анализа теплового рассеивания корпусов интегральных схем (ИС).

Калькулятор для расчета и анализа теплового рассеивания корпусов интегральных схем (КТА)

КТА – это приложение, написанное для графического калькулятора HP 50g, которое помогает анализировать тепловыделение корпусов ИС. На примере данного приложения показан способ реализации расчетов теплового выделения микросхем. Используя этот способ, можно как произвести расчет отдельно взятой схемы, так и создать собственный инструмент для автоматизации подобных расчетов.

Согласно параметрам, указанным в техническом описании на конкретную микросхему, тепло, выделяемое кристаллом ИС, передается корпусу микросхемы, а затем окружающей среде. Предметом расчета являются максимальная теплоотдача и, как следствие, коэффициент снижения мощности (Power Derating Factor) при максимальной температуре кристалла интегральной схемы (рисунок 1).

Рис. 1. Модель рассевания тепла ИС

Рис. 1. Модель рассевания тепла ИС

Руководство пользователя КТА содержит инструкции по применению калькулятора, теоретическую часть, уравнения и наиболее характерные практические примеры, используемые при разработке и анализе.

КТА позволяет вводить 10 параметров, 9 из которых рассчитываются как функции других параметров:

  1. рассеиваемая мощность, Р, мВт (вводится и рассчитывается);
  2. температура кристалла, Tj, °C (вводится и рассчитывается);
  3. тепловое сопротивление «кристалл-корпус», θJC, °C/W (вводится и рассчитывается);
  4. температура корпуса, ТС, °C (вводится и рассчитывается);
  5. тепловое сопротивление «корпус-окружающая среда», θCA, °C/W (вводится и рассчитывается);
  6. температура окружающей среды, TA, °C (вводится и рассчитывается);
  7. тепловое сопротивление «кристалл-окружающая среда», θJA, °C/Вт (вводится и рассчитывается);
  8. коэффициент снижения мощности, DF, мВт/°C (вводится и рассчитывается);
  9. максимальная температура кристалла, TJMAX, °C (вводится);
  10. максимальная рассеиваемая мощность, PMAX, мВт (вводится и рассчитывается).

КТА рассчитывает любые из 9 параметров как функцию других, благодаря чему он будет полезен как при разработке, так и при анализе. Вид этих параметров на экране ТАК представлен на рисунке 2.

Рис. 2. Пример работы КТА

Рис. 2. Пример работы КТА

Руководство пользователя описывает тип шума (белый, розовый или тепловой шум в резисторах) и способ его вычисления.

В практической части приведен тепловой анализ корпуса MAX5112 – 9-канального ЦАП с токовым выходом. Исследуется рассеиваемая мощность, от величины которой зависит годность изделия к использованию в гипотетическом приложении на базе настраиваемого лазера. А также подробно описаны действия пользователя от ввода данных до решения и вывода значений рассеиваемой мощности для двух различных корпусов микросхемы.

Материалы

Калькулятор теплового анализа корпусов

Оригинал статьи.

•••

Наши информационные каналы

О компании Maxim Integrated

Компания Maxim Integrated является одним из ведущих разработчиков и производителей широкого спектра аналоговых и цифро-аналоговых интегральных систем. Компания была основана в 1983 году в США, в городе Саннивэйл (Sunnyvale), штат Калифорния, инженером Джеком Гиффордом (Jack Gifford) совместно с группой экспертов по созданию микроэлектронных компонентов. На данный момент штаб-квартира компании располагается в г. Сан-Хосе (San Jose) (США, Калифорния), производственные мощности (7 заводов) и ...читать далее

Товары
Наименование
MAX5112GWX+T (MAX)
MAX5112GTJ (MAX)
MAX5112GWX+TG074 (MAX)
MAX5112GTJ+ (MAX)
MAX5112GTJ+T (MAX)