Perbincangan tentang konsep pelesapan haba cip dan penjanaan haba
Artikel ini terutamanya membincangkan konsep pelesapan/pemanasan haba cip, rintangan haba, kenaikan suhu dan reka bentuk terma.
Pemanasan dan kehilangan cip
Kehilangan kuasa cip, dalam satu tangan, merujuk kepada perbezaan antara kuasa input berkesan dan kuasa output, yang dipanggil kuasa hilang. Bahagian kehilangan ini akan ditukar kepada pelepasan haba. Penjanaan haba bukanlah perkara yang baik, dan ia akan mengurangkan kebolehpercayaan komponen dan peralatan. Ia akan merosakkan cip dengan serius.
Kuasa pelesapan, akan ada parameter ini dalam SPEC sesetengah cip, yang merujuk kepada pelesapan kuasa maksimum yang dibenarkan, pelesapan kuasa dan haba adalah sepadan, semakin besar pelesapan kuasa yang dibenarkan, suhu simpang yang sepadan juga akan menjadi lebih besar.
Sebaliknya, penggunaan kuasa cip merujuk kepada jumlah tenaga yang digunakan oleh peralatan elektrik setiap unit masa, dan unitnya ialah W, seperti penghawa dingin 2000W dan sebagainya.
Rintangan Terma dan Kenaikan Suhu
Kita semua tahu pepatah: Salji tidak sejuk dan salji menjadi sejuk. Ini adalah proses fizikal. Salji adalah proses penyahsublimaan dan eksoterma, dan salji cair ialah proses pencairan dan penyerapan haba. Kenaikan suhu cip adalah relatif kepada suhu ambien (25 darjah ), jadi konsep rintangan haba perlu disebut.
Rintangan terma merujuk kepada nisbah antara perbezaan suhu pada kedua-dua hujung objek dan kuasa sumber haba apabila haba dihantar pada objek, dan unitnya ialah darjah /W atau K/W. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, apabila cip dipateri pada PCB, terdapat tiga laluan pelesapan haba utama untuk cip, sepadan dengan tiga rintangan haba.
1. Rintangan haba dari bahagian dalam cip ke cangkerang dan pin - cip tetap dan tidak boleh diubah.
2. Rintangan haba dari pin cip ke papan PCB - ditentukan oleh pematerian yang baik dan papan PCB.
3. Rintangan haba dari bekas cip ke udara - ditentukan oleh sink haba dan ruang persisian cip. Parameter rintangan haba cip semikonduktor
Ta ialah suhu ambien, Tc ialah suhu permukaan kes, dan Tj ialah suhu simpang. Θja: Rintangan terma antara suhu simpang (Tj) dan suhu ambien (Ta). Θjc: Rintangan terma antara suhu simpang (Tj) dan suhu permukaan kotak (Tc). Θca: Rintangan terma antara suhu permukaan kes (Tc) dan suhu ambien (Ta).
Formula pengiraan rintangan haba ialah: Θja=(Tj-Ta)/Pd → Tj=Ta tambah Θja*Pd di mana Θja*Pd ialah kenaikan suhu, yang juga boleh dipanggil nilai kalori .
1. Di bawah keadaan rintangan haba yang berterusan, semakin kecil penggunaan kuasa Pd, semakin rendah suhunya.
2. Dalam kes penggunaan kuasa tertentu, lebih kecil rintangan haba, lebih baik, dan lebih kecil rintangan haba, lebih baik pelesapan haba.
Ralat pengiraan suhu simpang
Ramai orang menggunakan formula ini untuk mengira suhu simpang: Tj=Ta plus Θja*Pd, yang dinyatakan dalam dokumentasi TI, tetapi ia tidak tepat.
Maksud umum ialah Θja ialah fungsi berbilang pembolehubah, yang tidak dapat menggambarkan keadaan sebenar cip yang dipateri pada PCB, dan mempunyai korelasi yang kuat dengan reka bentuk PCB dan saiz Cip/Pad. Apabila faktor ini berubah, nilai Θja juga akan berubah. Terdapat perbezaan besar antara pengeluar cip yang menguji Θja dan penggunaan sebenar kami, jadi ia digunakan untuk mengira suhu simpang, dan ralat akan menjadi besar.
Rintangan haba Θja mempunyai korelasi yang kuat dengan parameter ini
Pada masa yang sama, menggunakan formula Tj=Tc tambah Θjc*Pd untuk mengukur suhu Tc cangkerang cip dengan kamera inframerah, dan kemudian mengira Tj adalah tidak begitu tepat. Θja dan Θjc yang diberikan oleh pengilang mungkin lebih untuk kita menilai prestasi terma cip dan membandingkannya dengan cip lain.
Dalam parameter beberapa cip, akan ada ΨJT dan ΨJB. Kedua-dua parameter ini bukan rintangan haba sebenar. Kaedah yang digunakan oleh pengeluar cip untuk menguji ΨJT dan ΨJB adalah sangat dekat dengan persekitaran aplikasi peranti sebenar, jadi ia boleh digunakan untuk menganggarkan suhu simpang. Ia juga diterima pakai oleh industri, dan dapat dilihat bahawa kedua-dua parameter ini lebih kecil daripada Θja dan Θjc, jadi di bawah penggunaan kuasa yang sama, suhu simpang yang dikira oleh Θja adalah lebih tinggi daripada suhu sebenar .
ΨJT merujuk kepada Junction to Top of Package, parameter dari junction ke package shell, formula pengiraan ialah Tj=Tc plus ΨJT*Pd, Tc ialah suhu shell cip. ΨJB, merujuk kepada Persimpangan ke Papan, persimpangan ke parameter papan PCB, formula pengiraan ialah: Tj=Tb tambah ΨJB*Pd, Tb ialah suhu papan PCB.
ΨJT dan ΨJB boleh digunakan untuk mengira suhu simpang
Reka bentuk terma
Reka bentuk terma adalah sama dengan masalah EMC, yang terbaik adalah untuk menyelesaikannya pada peringkat awal, jika tidak, pembetulan kemudian akan menjadi sangat menyusahkan. Pada peringkat awal reka bentuk, struktur, susunan PCB, susun atur, hiasan, dan lain-lain dipertimbangkan, dan bahan pelesapan haba dipertimbangkan pada peringkat kemudian.
