三端稳压芯片7805的使用比较广泛,电路比较简单,下图是典型的应用电路。该芯片工作时会发热,随看温度的升高,半导体器件的可靠性会随着降低,因此需要特别注意器件的温升情况。在我之前的设计经验中,如果前期没有做好工作,待产品快定型时发现有些指标不定标,修改起来会比较头大。因此前期如果能从原理上杜绝风险点的话,将会比较舒服。本文的主要目的是记录自己的体会和心得,这里也许有些地方不严谨或有错误也请原谅或指正,如果有朋友对此也感兴趣的话可以一起交流。
产生温升问题的原因
在应用层面考虑,个人认为半导体器件产生温升的主要原因是损耗。如果7805不安装散热器,那么元器件的结温计算公式为:
上式中,Tj是器件的结温,Ta是空气温度,Ploss是器件的损耗,θja是结与空气之间的热阻,一般规格书中可以查到该参数。
因此,要计算结果的话需要先知道该器件的损耗是多少才行。
7805的损耗
7805的损耗包括两部他组成,一部分主要与输入电压的大小及器件本身参数(静态电流 Quiescent Current)有关,计算方法如下:
另一部分,主要和输入、输出之间的电压差有关,还与负载电流的大小有关,计算公式如下:
所以,7805的总损耗为:
疑惑点
从工程应用上,以上可以作为结温估算的一种方法,但我觉得还有一些模糊的地方,主要有:
结与空气间热阻的厂家是如果测量这个参数的?结温比较好理解,是芯片内的热源温度,但是空气温度是指哪个点的温度?距离芯片多远的距离?
规格书中除了有结与空气间的热阻以外,还有结与芯片外壳之产的热阻(θjc)。对于TO220封装的器件,前面为黑色的环氧树脂,背面为金属散热板。结与前面、结与背面之间的热阻应该是不一样的,那么厂家给出的这个参数具体是指哪种情况?
以上是一些不解的地方,如果有朋友比较了解,欢迎指导、交流!!