最近出差較多,寫文章手懶了,內心很糾結,時時在自責,今晚毫無睡意,弄完了給北航出版社的目錄大綱后,補上一篇文章,聊表歉意,希望能對大家有所幫助。我們在設計電路的時候,一般會首先確定設備的運行環境溫度,比如-20℃—+60℃,而如果器件選型的時候,看到datasheet上寫的應用環境溫度是75℃,千萬不要沾沾自喜,已為此器件絕對ok的話,那可能您就大錯而特錯了。
60℃那是整機的環境溫度,而器件本身的工作環境可就未必了,比如在散熱片附近工作的電解電容、功率器件附近的電阻都有類似問題。總結為一句話:器件環境溫度≠設備環境溫度。還有的時候,從一些IC的datasheet上,我們會看到器件的應用溫度范圍很寬,甚至有的達到80℃—150℃,于是,電路設計中就無所顧忌了,如此高的適應溫度范圍,可能因溫度應力而引起器件故障幾乎是不會發生的了。那您就又錯了。
打個比方,一個人,他的運行溫度范圍80℃是沒問題的,也就是說人在80度的情況下是不會死的,但是,80℃的情況下,跑百米沖刺、算雙重曲面積分的數學題、大段的背誦英語文章、背負100多斤的東西快走,您能做得到嗎?而這些在10來度的時候都是些可以easy完成的事情。這說明了什么?說明了人的使用溫度雖然寬,但在高溫情況下,是不能被滿負荷使用的。于是就有了如下的負荷特性曲線1。圖中T1—Tmax的這一段溫度區間,器件仍然是可以用的,但是不能滿負荷工作,電路設計時要特別注意這一點。而T1-Tmax斜線段的斜率又決定于器件的散熱能力,它是熱阻的倒數。
另外,在電路設計中,器件的功率、電壓等參數都會降額,具體降額方法本人博客中已有其他文章專門介紹。這里補充說的是降額之后的負荷特性曲線也要隨之發生變化(如上圖的曲線2)。電路設計中對器件的使用,在T2—T3的溫度區間中,器件功耗就需要隨溫度升高按一定斜率遞減。做不到這一點,器件的使用可靠性就不能保證了。
這是一個很簡單,但有很容易被忽視的問題。器件廠商也都鬼精鬼精的,在datasheet上他們很少給出這條曲線,但會給出Tmax、Pmax和Rj這三個指標,根據這三個指標,可以描出上圖的負荷特性曲線,不過沒了明確的圖形指示,就容易讓人忽視這一段高溫下的性能下降,從而帶來無端的設計故障。本文謹將此作一個提醒。
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原文標題:器件環境溫度與負荷特性曲線的常見錯誤
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