前言
二極管一般有兩種工作模式,一種是以長時穩定電流工作,比如以1A電流持續通過二極管,上一篇文章針對這種工作模式(硬件工程師需要學會的用熱阻Rth(J−A)和瞬態熱阻rth(J−A)計算二極管溫升的方法(1)),介紹了相應的二極管溫升計算方法。本篇文章介紹二極管以PWM模式工作時對應的溫升計算方法,幫助你更好地進行二極管選型。
瞬態熱阻
先介紹一下瞬態熱阻的概念,瞬態熱阻是衡量器件在施加脈沖功率時,器件散熱能力的大小。瞬態熱阻決定了器件在低占空比和低頻脈沖負載下的散熱表現。
簡單點來說如果在電路中,某個器件的功率損耗不是恒定的,而是隨時間變化的,那么這個時候如果我們想要計算該器件的溫升參數,則必須使用瞬態熱阻來計算。 接下來分別講解一下單次脈沖和周期性脈沖下的二極管溫升計算方法。
單次脈沖
如果給二極管施加單次正向脈沖,根據瞬態熱阻數據估算二極管瞬時導通時的結溫TJ,TJ 的計算為:
TJ = P × rth(J−A) + TA
其中P是二極管的功耗(W),可以通過二極管正向壓降Vf和正向電流If相乘計算得到,rth(J-A) 是二極管結和環境溫度之間的瞬態熱阻 (°C/W),可以在規格書中查閱,并且TA是環境溫度 (°C)。
舉個例子,如果單次正向脈沖持續時間是100ms,通過讀圖可以得到rth(J-A)=9°C/W,那么當P=0.6 W,TA=100°C時,TJ 通過以下公式計算:TJ=0.6×9+100=105.4(℃)
周期性脈沖
如果給二極管施加周期性正向脈沖,
ΔTj=Pm*tp/t1×(Rth-rth(J-A)_(tp+t1))+Pm×(rth(J-A)_(tp+t1)-rth(J-A)_t1+rth(J-A)_tp))
Rth是穩態熱阻,rth(J-A)_(tp+t1)是脈沖時間tp+t1對應的瞬態熱阻,rth(J-A)_t1是脈沖時間t1對應的瞬態熱阻,rth(J-A)_tp是脈沖時間tp對應的瞬態熱阻,瞬態熱阻可以直接根據規格書中的曲線讀圖即可得到。