TI解开功率模块降额曲线的奥秘

 

随着电子设备的尺寸越来越小，电源设计人员在设计电源时必须考虑热限值的问题。如果一个较小的电源无法在特定的应用环境(包括环境温度)下以高负载运行，那么它就等同于没有用处。

降额曲线中就有一种常见的热限值，该热限值可以在大多数的功率模块数据表中看到。降额曲线能够显示在不同环境温度下可拉电流或功率的大小，同时仍然保持功率模块在其温度规格范围内(通常低于125°C)。图1所示为2A TPS82140功率模块数据表的两条降额曲线。

输出电流(A)

输出电流(A)

图17.热降额，VOUT=1.8V

图 1：2A TPS82140功率模块的降额曲线

如图1所示，降额曲线会随着输入与输出电压的变化而发生微小的变化，因此必须查看特定设计相对应的曲线。一般来说，随着输出电压的增大，降额情况会变得稍差一些，因为总输出功率和总功率损耗也会增大。这一点可通过效率得到平衡，因为效率会随着输出电压的增大而提高，同时有助于降低功率损耗。最后，降额曲线基于一个特定的印刷电路板(PCB)，而此电路板通常是功率模块的评估模块(EVM)。与联合电子设备工程委员会(JEDEC)的测试PCB不同的是，能够更确切地体现实际设计问题。

而采用与3A2A 和1A脚位兼容和脚位相同的设计方式则可以发挥更好的降额性能，从而减少电源设计人员所面临的难题。即便在输出达到5V时，TPS82140也可以在65°C的温和温度下安全地提供完整的2A电流。图2所示，低电流TPS82150在高达95°C的温度下仍能供应完整的1A电流。

环境温度(℃)

环境温度(℃)

输出电流(A)

输出电流(A)

当然，要获得数据表所示的降额性能，电路板的布局必须合理。但只要有5个外部无源组件且解决方案总体尺寸约达到42mm2，即可轻松实现良好的电路板布局。