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    • 發(fā)布時(shí)間:2019-12-11 17:17:09
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    快恢復(fù)二極管耗散功率的計(jì)算公式
    在線性條件下,導(dǎo)通的耗散功率計(jì)算比較簡(jiǎn)單,PD=I2R,或者PD=U2/R。在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下,計(jì)算相對(duì)比較復(fù)雜。1.如果是常通或常閉狀態(tài)下,用P=deltaU*I這個(gè)公式應(yīng)該沒(méi)問(wèn)題。(常閉狀態(tài)下公式里用反向漏電流)
    2.如果是處于開(kāi)關(guān)狀態(tài),除導(dǎo)通、關(guān)斷狀態(tài)的損耗外,還要考慮開(kāi)關(guān)過(guò)程的損耗。(因?yàn)椴皇抢硐腴_(kāi)關(guān),并且是功率器件,所以過(guò)程的損耗往往是不能忽略的。但這部分損耗也很難準(zhǔn)確的計(jì)算,和很多因素有關(guān),例如電流大小、溫度、恢復(fù)時(shí)間等。)
    二極管的耗散功率與允許的節(jié)溫有關(guān),硅二極管允許的最大節(jié)溫是150℃,而鍺允許最大節(jié)溫85℃。半導(dǎo)體工作溫度是有限的,當(dāng)實(shí)際的功率增大是,其節(jié)溫也將變大,當(dāng)節(jié)溫達(dá)到150℃是,此時(shí)的功率就是最大的耗散功率。當(dāng)然,耗散功率與封裝大小也有一定的關(guān)系,通常封裝大點(diǎn)的器件,其最大耗散功率也相對(duì)大點(diǎn),最常見(jiàn)的就是大功率器件擁有大體積,大面積的散熱金屬面。
    一個(gè)具體型號(hào)的二極管其耗散功率與測(cè)試條件有關(guān),比如測(cè)試環(huán)境溫度和散熱條件。通常情況下,測(cè)試出來(lái)的最大耗散功率是在25℃下。隨著環(huán)境溫度的升高,其最大的耗散功率將減少,因?yàn)樵摋l件下的導(dǎo)熱溫差變小,比如說(shuō)在25℃下,某二極管耗散功率能達(dá)到1W,在75℃情況下,耗散功率可能變成0.4W。允許最大耗散功率與散熱條件有關(guān),散熱條件越好,耗散功率越高,在同一環(huán)境溫度下,耗散功率為1W,加了散熱片之后,耗散功率可能變?yōu)?.7W。
    表征散熱措施的一個(gè)參數(shù)是熱阻。熱阻反映阻止熱量傳遞能力的綜合參量。熱阻跟電子學(xué)里的電阻類(lèi)似,都是反映“阻止能力”大小的參考量。熱阻越小,傳熱能力越強(qiáng);反之,熱阻越大,傳熱能力越小。從類(lèi)比的角度來(lái)看,熱量相當(dāng)于電流,溫差相當(dāng)于電壓,熱阻相當(dāng)于電阻。其中,熱阻Rja:芯片的熱源結(jié)到周?chē)鋮s空氣的總熱阻,其單位是℃/W,表示在1W下,導(dǎo)熱兩端的溫差。
    下面我們以肖特基二極管1N4448(快恢復(fù)二極管計(jì)算也是一樣的)為例。
    快恢復(fù)二極管耗散功率
    1N4448HWS熱特性參數(shù)
    從中可知,其耗散功率PD=200mW,熱阻為625℃/W,其中這兩個(gè)量是環(huán)境溫度25℃,焊在FR-4材質(zhì) PCB條件下測(cè)試的,如手冊(cè)說(shuō)明Part mounted on FR-4 PC board with recommended layout 。
    耗散功率與環(huán)境溫度有關(guān),溫度越大,耗散功率越小,1N4448HWS耗散功率與環(huán)境溫度關(guān)系如下:
    快恢復(fù)二極管耗散功率
    1N4448HWS耗散功率與環(huán)境溫度關(guān)系圖
    在0~25℃是,耗散功率恒為200mW,在25~150℃時(shí),線性遞減,到達(dá)150℃,耗散功率為0,在這個(gè)溫度,硅管已經(jīng)不能工作了。從這個(gè)表中,可以計(jì)算出熱阻,為625℃/W。根據(jù)這個(gè)表,可得PD=- 圖片7.jpg(TA-25)+0.2,(TA-≥25),根據(jù)這個(gè)公式,可計(jì)算出不同環(huán)境溫度下最大的耗散功率。
    在設(shè)計(jì)過(guò)程中,人們更關(guān)注器件工作時(shí)的溫度,以確保在安全的工作范圍。以1N4448HWS為例,在環(huán)境溫度為25℃情況下,實(shí)際功率為100mW時(shí),其溫度為25+625*0.1=87.5℃,其能正常工作;當(dāng)實(shí)際功率為200mW時(shí),其溫度為25+625*0.2=150℃,這時(shí)候已經(jīng)達(dá)到節(jié)溫的最大溫度了,比較危險(xiǎn),應(yīng)當(dāng)避免。
    二極管的傳熱方面,主要考慮PD和熱阻Rja,前者是最大耗散功率,實(shí)際工作不能超過(guò)這個(gè)數(shù)值,后者是傳熱阻力參量,放映不同二極管的傳熱能力。在使用二極管時(shí),不但要考慮正向電流、反向耐壓和開(kāi)關(guān)時(shí)間,還要多考慮耗散功率。
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