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模块电源的热测试(3)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/2/8 10:45:23   

 关键词:  模块电源 热量 功率

但是对于模块电源来说,我们一般把半成品封装在外壳里,其简要图形如图5所示。

图5 产品中功率器件结构图

图5中阴影部分为硅胶、树脂等灌封料,其作用主要有两个:一方面用于固定半成品;另一方面用于传导功率器件表面的温度(散热)。所以从结点到环境的热阻RthJA就可以表示为:

RthJA=[(RthJC1+RthC1E+RthEI+RthIC2+RthC2A)·(RthJT+RthTS+RthSB+RthBA)]/ [(RthJC1+RthC1E+RthEI+RthIC2+RthC2A)+

(RthJT+RthTS+RthSB+RthBA)] (3)

那么对应于消耗了功率Ploss时结点的温升就可以求出来了:

TJ=TA+Рloss·RthJA (4)

其中,TA是功率元器件几何中心在上表面的投影所点所对应的温度值。

不过,式(4)成立还需要满足以下条件:这个产品只有一个热点(hot points)或者多个热点(hot points)之间的热传导造成的影响很小或者可以忽略不计;该功率器件的热量只参与向上或者向下传递,而不考虑其他方向即满足2R法。

当存在多个热点并且温度分布不均时,这时候考虑更多的就是靠经验公式了。而经验公式也需要下面的方法来加以修正和完善。

2 直接测量法

对温升的测量,还有一种测量方法也是比较简单且现在常用的方法:直接测量法,即测量功率器件工作前以及达到热平衡后对应的温度差值。

理论上,我们只需要保证芯片附近的环境温度(TA)不超过结点温度(TJ)就可以使芯片正常工作。但是实际并非如此,TA这个参数是按照JEDEC标准测试而得,实际上产品几乎不可能满足这种测试条件。因此,TA在这里对我们没什么意义。在这种情况下,保守的做法是保证芯片的壳体温度Tc﹤TA-max,这样芯片还是可以正常工作的。但从可靠性的角度,我们最好要求Tc小于Tj-max按一定等级降额后的值。对Tc的测量现在常用的做法有三种。

(1)热示指法(Temperature indicators):直接用以热试纸(Thermopaper)贴于功率器件的case处,根据热试纸表面的颜色读出此时对应的Tc值。这种方法比较简单,但是对于自然风冷的产品来说,贴上热试纸则不利于散热,实际测出的值应该是偏高的。

(2)红外成像法(Thermal Imagine):利用红外成像的原理直接测量元器件在热平衡的条件下的表面温升。如Fluke公司的Ti20或者FLIR Systems公司的产品等。

来源:电源网
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