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如何估计电源管理IC的连接线载流能力

作者:时间:2013-09-22来源:网络收藏
rial; font-size: 14px; line-height: 25px; text-align: center; ">  如何估计电源管理IC的连接线载流能力

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/228246.htm

  图1具备重要温度监视点的PCB上的封装

  商业应用将最高环境温度限制为不超过70℃,而工业应用则将该温度限定为85℃。大多数应用规定,芯片的最高节温为125℃,而有些应用则规定该温度为150℃。

  为了估计在最坏情况下导线的能力,该模型假定,最高芯片节温为125℃时的环境温度为工业环境温度。自然对流边界条件适用于封装表面,这时封装引线温度为100℃。

  小量电流流经导线时,不改变整条导线的温度曲线,导线两端仍然保持相同的原始温度。随着电流的稳步增大,最高温度不再是芯片节温,而是导线中间某处的温度。

  在模塑化合物的玻璃化转变温度(Tg)上,材料从硬的、相对较脆的状态转变为软的、类似橡胶的状态,这时典型温度大约为150℃。如果流经导线的电流使模塑化合物的温度超过其Tg温度,那么时间和温度将使这条上的环氧树脂材料的化学键劣化。这不仅导致模塑化合物的热阻增大,而且增大了材料的渗透性,使材料容易侵入潮气和其他离子污染物。因此,在计算导线的能力时,假定150℃的导线-模塑化合物温度为上限温度。

  以此为标准,来分析导线材料的类型、导线长度和导线直径的影响,并将分析数据与理论上的估计值进行比较。

  图2显示了采用3种方法计算出的1mm长黄金导线的能力。利用FEM方法所得的电流值在开始时,与利用修改过的普里斯方程计算出的电流值相同,不过随着导线直径增大,两条电流曲线出现了偏离。

  如何估计电源管理IC的连接线载流能力

  图2 用FEM方法和修改过的普里斯方程计算出的1mm长黄金导线的载流能力

  图3显示了用FEM方法计算出的1mm长黄金导线及铜导线的载流能力。正如所预期的那样,与黄金导线相比,铜导线能传送更大的电流。

  如何估计电源管理IC的连接线载流能力

  图3 用FEM方法算出的1mm长黄金及铜导线的载流能力

  图4显示用FEM方法计算出的3种不同长度黄金导线的载流能力。正如所预期的那样,随着长度增加,导线传送电流的能力下降了。

  如何估计电源管理IC的连接线载流能力

  图4 用FEM方法计算出的3种不同长度黄金导线的载流能力

  表2总结了不同导线组合的电流值(单位:安培)。

  表2 不同导线组合的电流值(单位:安培)总结

  如何估计电源管理IC的连接线载流能力

  总之,本文针对实际应用环境,阐明了导线材料类型、导线长度和导线直径对导线载流能力的影响。本文还探讨了用常规方法估计载流能力产生的限制。


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