设计电源管理电路时必需考虑的散热问题

估算电感温度(热阻抗)

各种因素都会促使电感器的温度上升。这些因素包括环境温度、电感器的热阻抗和电感器的内部功耗。利用电感器的直流电阻随温度变化这一特性，我们可以比较准确地估算电感器的工作温度。这类似于使用ESD二极管或PFET导通电阻，在此将电感线圈用作内部温度计。

返回到我们的电感器电阻与温度对比的等式中去，通过两个温度下电感器电阻的比率可以用下面的等式算出ΔT：

图5中所示的测试示例在LM3554的电路中使用了VLS4010ST-2R2，直流电流阶跃为1.65A。室温时的电阻开始时为65mΩ。超过30秒之后，电感器达到稳态，电阻变为73mΩ，相应的稳态工作温度大约为 56℃。

图 5. 电感器热响应。

使用热阻(RT)的定义，可以获得：

这里要注意的一件事情是电感器的功耗是其线圈电阻的函数，后者会随着温度发生变化。因此，需要考虑计算电感器在给定RT的TF。将RT的等式插入电感电阻与温度等式并求解TF可以得出：

其中k为。

图5显示等效的电感温度上升与时间大约具有一阶指数关系。这再次得出等式：

采用下面等式算出的热容：

了解闪光LED驱动器示例中的电感热阻可以提供一些有益的见解。因为与闪光持续时间(小于1秒)相比，电感器达到稳定温度需要相当长的时间，所以采用稳态热阻估算的满闪光电流时的电感器工作温度，很可能会过高估算电感器的工作温度。这可以允许减少在脉冲器件(如闪光LED驱动器，而不是稳态电源)中工作的电感器的尺寸。

总结

当处理功耗相对较大的器件时，通常有必要估算电源管理电路的温度。使用通用热阻可以很好地比较采用相同封装的相似器件，但很可能得不到准确的温度预测。因此，通常有必要采用复杂的热计算或直接测量热阻的方法。本文重点介绍了几种可用于测量器件的温度并获得器件热阻的示例。知道准确的器件温度和器件功耗，从而进行热阻计算。

在知道热阻之后，利用器件功耗的逐步变化和监控器件温度可以计算器件热容。这样可以更准确地估算由于瞬态热事件导致的器件温度。本文中列出的示例是通过使用高电流白光LED闪光驱动器而完成的，但也同样适用于其他电源管理器件，包括以脉冲方式工作及专为长时间工作而设计的器件。

作者: Travis Eichhorn

应用工程师

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