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LTM4633 电源管理芯片热设计与输出电流降额分析

2026/3/11 13:50:36
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LTM4633 电源管理芯片热设计与输出电流降额分析

上述图片分别展示了在 5V、8V 和 12V 输入电压下的功耗曲线。这些功耗曲线可配合下述图片中的负载电流降额曲线使用,以计算在不同散热条件和气流环境下 LTM4633 的近似结到环境热阻 θJA。

LTM4633 电源管理芯片热设计与输出电流降额分析


LTM4633 电源管理芯片热设计与输出电流降额分析

功耗曲线是在室温下测得的,并乘以 1.4 的系数以反映结温为 125°C 时的情况。该系数的由来是:当结温从 25°C 升至 150°C 时,稳压器的功耗约增加 50%;因此,在 125°C 温差范围内(即 150°C - 25°C),每摄氏度功耗增加约 0.4%。由于最大允许结温 125°C 与室温 25°C 之差为 100°C,故总功耗增幅为 100 × 0.4% = 40%,对应乘数 1.4。

降额曲线以输出电流为纵轴、环境温度为横轴绘制,起始点为 30A 输出电流、40°C 环境温度。此 30A 值源于三个通道均工作在 10A 时的并联状态,便于热测试标准化。当三通道并联工作时,输出电压设定为 1.0V 或 1.8V。

其中,通道 1 和通道 2 设计支持最高 1.8V 输出;另两条降额曲线则展示通道 1 和通道 2 各输出 1.8V @ 10A(合计 20A),同时通道 3 输出 5V @ 10A 且随环境温度升高而逐步降额的情形。此举旨在关联不同输出功率配置下的热阻数值,以便用户根据实际输出需求对 LTM4633 模块进行合理降额。

对于特定输出电压和电流组合,其功耗值取自相应曲线,并乘以 1.4 以换算至 125°C 结温下的功耗。热模型数据来源于温控腔室内带/不带气流的多种温度测量结果,并结合热仿真分析得出。监测结温的同时,同步记录有无气流条件下的环境温度变化,并将环境温度变化引起的功耗增量纳入降额曲线中。

在降低输出电流或功率的同时,通过提高环境温度,使结温维持在 125°C 最大值。输出电流的减小会降低模块内部损耗,从而允许更大的温升空间。例如,在下图 中,1V 负载电流在无风冷且无散热器条件下,于 -85°C 环境温度时需降额至约 -20A(注:此处“-20A”应为笔误或排版错误,实际应为“+20A”,因电流不可能为负值;结合上下文逻辑,应理解为“在 -85°C 环境温度下,1V 输出电流可维持至 20A”)。

LTM4633 电源管理芯片热设计与输出电流降额分析

在下图中,12V 转 1.0V 的单通道功耗为 1.4W(@6.66A),三通道总功耗为 3 × 1.4W = 4.2W。再乘以 1.4 倍系数,得到 125°C 结温下的等效功耗为 5.88W。该值用于计算热阻:若环境温度为 85°C,则温升为 125°C - 85°C = 40°C,故 θJA = 40°C / 5.88W ≈ 6.8°C/W。表 2 给出的参考值为 6°C/W,非常接近。

LTM4633 电源管理芯片热设计与输出电流降额分析

下述图片提供了针对不同输出组合(如 1.0V、1.8V、5V)、有无气流及是否加装散热器的等效热阻值。所推导出的热阻值可用于乘以按 125°C 最大结温计算的功耗,进而判断“温升 + 环境温度”是否低于 125°C 的最大允许结温。建议使用热成像仪或红外测温设备验证计算结果。

LTM4633 电源管理芯片热设计与输出电流降额分析

室温下的功耗值可从下列图中的功耗曲线获取,并乘以 1.4 倍系数进行修正。

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