确保IC封装及PCB设计的散热完整性

　图 4 散热设计改善技术的 TLC5940 级联应用实例参考

 

首先，测量出您的IC在其实际设计环境（PC板）中的实际热阻。然后，将其同“理想”JEDEC 数值对比。您需要一个具有热错误标志（TEF）或类似功能的IC，这种功能可以指示IC结点处的超高温状态。例如，我们使用TI的TLC5940 LED驱动器解决方案芯片。一般而言，大多数 IC的最大Tj（查看您的产品说明书获取实际数值）约为150℃。就TLC5940 器件来说，TEF的 Tj变化范围在150℃到170℃ 之间。

 

此处的测试中，我们只关心测试电路板上具体芯片的Tj情况。我们将其用作方程式的替代引用，该方程式计算得到具体测试PC电路板的热阻Theta JA。它应该非常明显地表明我们的散热设计质量。如果芯片具有这种散热片，则对几块PC电路板进行测试以获得一些区域（例如：PowerPad）焊接完整性的较好采样，目的是正确使用这种独特的封装散热片技术。要找到TEF 允许的器件最大Tj，请将PC电路板置入恒温槽中，同时器件无负载且仅运行在静态状态。缓慢升高恒温槽温度，直到TEF被触发。出现这种情况时恒温槽的温度点便为Tj，因为Ta = Tj。这种情况下，功耗（Pd）必须处在非常低的静态水平，并且可被视作零。将该温度记录为 Tj。它将用于我们的方程式，计算 Theta JA。

 

其次，计算出您电路的最大Pd。将恒温槽温度升高到产品说明书规定的IC最大环境温度以上约10或15度（将该温度记录为Ta）。这样做会使TEF更快地通过自加热。现在，通过缓慢增加Pd直至TEF断开，我们将全部负载施加到 IC。在TLC5940中，我们改变外部电阻R（IREF），其设置器件的Io吸收电流。如果超高温电路有滞后，则电路会缓慢地温度循环，从而要求我们缓慢地降低Pd直至循环停止。这时，恒温槽温度应被记录为Pd最大值。

 

最后，要获得您电路板的Theta JA，请将测得的Tj值、Ta值和Pd最大值插入到下列方程式中：

 

Theta JA = （Tj-Ta）/Pd max

 

如果您拥有一个较好的散热设计，则该值应接近 IC 产品说明书中的Theta JA。

 

幸运的是，这种测试不依赖于外壳（Tc）或结点（Tj）的直接温度测量，因为很难准确地在现场测量到它们。

 

小贴士：

 

* 一定要将PC电路板放入恒温槽中几分钟

 

* 将Vsupply X Iq加上理想Pd，考虑Iq的IC功耗。这可能是也可能不是一个忽略因素。

 

在本文一开始提及的情况中，如果您设计的Pd接近Pd最大值，则您可以利用如下方法来改善散热设计：使用更好的散热定额封装。在TLC5940案例中，带散热垫（PowerPad）的HTSSOP可能更佳（参见表1）。