Skip to content
RFrftools.io
Power

Calculateur thermique LDO

Calculez la dissipation de puissance du régulateur LDO, la température de jonction, la marge thermique et la tension de chute minimale pour valider la conception thermique.

Loading calculator...

Formule

Pdiss=(Vin−Vout)⋅Iload,TJ=Tamb+θJA⋅PdissP_{diss} = (V_{in} - V_{out}) \cdot I_{load},\quad T_J = T_{amb} + \theta_{JA} \cdot P_{diss}

Référence: Texas Instruments Application Note SLVA061; IEC 60747-6

Pdiss— Dissipation de puissance (W)
Vᵢₙ— Tension d'entrée (V)
Vₒᵤₜ— tension de sortie (V)
Iₗₒₐd— Courant de charge (A)
TJ— Température de jonction (°C)
Tₐₘb— Température ambiante (°C)
θJA— Résistance thermique de la jonction à la température ambiante (°C/W)

Comment ça marche

Le calculateur thermique LDO détermine la température de jonction, la dissipation de puissance et le courant de fonctionnement sûr pour les régulateurs de tension linéaires, ce qui est essentiel pour la gestion de l'alimentation dans les circuits analogiques sensibles au bruit, les systèmes RF et les instruments de précision. Les ingénieurs de conception analogique, les architectes matériels et les ingénieurs de fiabilité utilisent cet outil pour empêcher l'arrêt thermique et garantir une fiabilité à long terme. Selon la note d'application TI SLVA118, la dissipation de puissance LDO Pdiss = (Vin - Vout) × Iload génère de la chaleur qui augmente température de jonction selon Tj = Ta + (Pdiss × θJA). La résistance thermique θJA varie considérablement d'un boîtier à l'autre : le SOT-23 présente une température de 150 à 200 °C/W, le SOIC-8 fournit une température de 100 à 125 °C/W et le DPAK (TO-252) atteint 40 à 60 °C/W W avec une conception thermique PCB appropriée. Selon le JEDEC JEP122G, le silicium température de jonctiondoit rester en dessous de 125 °C pendant 10 ans : chaque augmentation de 10 °C au-dessus de 85 °C réduit de moitié la durée de vie des semi-conducteurs selon l'équation d'Arrhenius. Courant de sécurité maximal Imax = (Tj_max - Ta)/(θJA × ΔV), where ΔV = VIN - Vout représente la marge de chute dissipée sous forme de chaleur.

Exemple Résolu

Concevez un étage de puissance LDO pour un convertisseur de 5 V à 3,3 V à 800 mA avec une température ambiante de 55 °C dans un boîtier industriel. Exigences : Tj < 110 °C pour une marge de fiabilité, pas de dissipateur thermique externe. Étape 1 : Calcul de la dissipation de puissance — Pdiss = (5 - 3,3) × 0,8 = 1,36 W. Étape 2 : Déterminer la résistance thermique requise — θJA_max = (110 - 55) /1,36 = 40,4 °C/W. Étape 3 : Sélectionnez le package — SOT-223-4 avec 62 °C/W (fiche technique typique) insuffisant. Utilisez le DPAK (TO-252) à 35 °C/W, y compris une coulée de cuivre 1 in² conformément à la norme TI SLMA002. Étape 4 : Vérifiez température de jonction— Tj = 55 + (1,36 × 35) = 102,6 °C (dans les limites des spécifications). Étape 5 : Calcul de la marge de sécurité — À une charge maximale de 1 A : Pdiss = 1,7 W, Tj = 114,5 °C (toujours acceptable). Étape 6 : Envisagez de sélectionner le LDO — Le TI TPS73633 (DPAK, perte de 150 mV, 125 °C max) fournit un arrêt thermique intégré à 160 °C en tant que protection de secours.

Conseils Pratiques

  • ✓Conformément à la fiche technique TI TPS7A8300, utilisez des trous thermiques (0,3 mm de diamètre, 4 à 8 trous sous le tampon exposé) pour réduire le θJA de 30 à 40 % en conduisant la chaleur vers les plans de masse intérieurs
  • ✓Ajoutez une coulée de cuivre minimale de 1 in² à la broche GND pour les boîtiers SOT-223/DPAK, ce qui réduit le θJA de 90 °C/W à 50 °C/W selon le guide de conception thermique d'Analog Devices
  • ✓Mettez en œuvre une surveillance de l'arrêt thermique via une broche de signalisation (si disponible) pour déclencher une réduction de puissance au niveau du système avant d'atteindre Tj_max — évite les dommages causés par les cycles thermiques

Erreurs Fréquentes

  • ✗Utilisation de la fiche technique θJA sans tenir compte de la surface en cuivre du PCB — SOT-23 θJA varie de 205 °C/W (tampon minimum) à 120 °C/W (1 in² cuivre) selon TI SLMA002 ; les résultats réels peuvent être 40 % inférieurs aux valeurs de la fiche technique
  • ✗Ignorer l'augmentation de la tension de chute à courant élevé : la chute du LDO passe de 150 mV à 100 mA à 300 mV à 1 A en raison du transistor de passage Rds (activé) ; le calcul du Pdiss doit utiliser la chute réelle au courant de fonctionnement
  • ✗Le fonctionnement en continu à Tj = Tj_max — conformément à la norme MIL-HDBK-217F, le fonctionnement à 125 °C contre 85 °C réduit le MTBF de 4 fois ; conception pour un Tj < 100 °C dans les applications critiques en termes de fiabilité

Foire Aux Questions

Le déclassement thermique réduit le courant maximum autorisé à mesure que la température ambiante augmente. Selon le TI SLVA604, courbe de déclassement : Imax = (Tj_max - Ta)/(θJA × ΔV). Exemple : 1 A LDO à 25 °C ambiante ne peut délivrer que 500 mA à 75 °C ambiante avec la même conception thermique. Critique : les courants nominaux maximaux de la fiche technique supposent des conditions Ta (généralement 25 °C) et θJA 1 spécifiques.
Selon Analog Devices AN-772, résistance thermique par boîtier : SOT-23 (180-220 °C/W), SOT-223 (60-90 °C/W), pastille exposée SOIC-8 (35-50 °C/W), DPAK (25-40 °C/W), D2PAK (15-25 °C/W). Règle générale : chaque augmentation de la taille de l'emballage offre une capacité thermique multipliée par 2. Les boîtiers WLCSP offrent le θJC le plus bas (2 à 5 °C/W) mais nécessitent une conception minutieuse des circuits imprimés pour la répartition de la chaleur.
Oui, les dissipateurs thermiques externes réduisent le θJA de 40 à 70 %. Pour le boîtier TO-220 : θJA passe de 62 °C/W (air libre) à 23 °C/W avec un petit dissipateur thermique à clipser (Aavid 577002B00000G). Pour les boîtiers à montage en surface, la zone PCB en cuivre fait office de dissipateur thermique : le cuivre 2 in² réduit le DPAK θJA 3 de 40 °C/W à 25 °C/W selon la modélisation thermique TI.
Au-dessus de Tj_max (généralement entre 125 et 150 °C) : la précision de la tension de sortie se dégrade (± 2 % à ± 5 %), le courant de repos augmente de 2 à 3 fois et l'arrêt thermique interne s'active à 150-160 °C. Les cycles thermiques répétés au-dessus de 125 °C provoquent une fatigue des interconnexions métalliques, ce qui entraîne des circuits ouverts. Selon le JEDEC JEP122G, un dépassement de 150 °C pendant plus de 100 heures entraîne un décalage paramétrique irréversible.
Imax = (Tj_max - Ta)/(θJA × (Vin - Vout)). Exemple : Tj_max = 125 °C, Ta = 40 °C, θJA = 60 °C/W (SOT-223), Vin = 5 V, Vout = 3,3 V. Imax = (125-40)/(60 × 1,7) = 833 mA. Vérifiez toujours avec la tension de chute réelle au courant cible et ajoutez une marge de 20 % pour les variations des composants et les charges transitoires.

Articles Connexes

Power Electronics

Convertisseur Buck : inducteur, condensateur et efficacité

Comment concevoir un convertisseur Buck synchrone à partir de zéro.

Power Electronics

Stabilité du convertisseur SMPS Buck : réglage Monte Carlo

Abaisseur 12 V vers 5 V dans le SMPS Control Loop Stability Analyzer : marge de phase, rendement Monte-Carlo et pourquoi une sortie céramique casse la boucle.

Shop Components

As an Amazon Associate we earn from qualifying purchases.

DC-DC Buck Converter Modules

Adjustable step-down converter modules for bench and prototype use

Amazon →

LDO Voltage Regulator Kit

Assorted low-dropout linear regulators for prototyping

Amazon →

Electrolytic Capacitor Kit

Aluminum electrolytic capacitor kit for power supply filtering

Amazon →

Power Inductor Kit

Assorted shielded power inductors for switching supply designs

Amazon →

Calculateurs associés

Power

Convertisseur Buck

Concevez un convertisseur synchrone (abaisseur) : calculez le rapport cyclique, la valeur de l'inductance, le condensateur de sortie et le condensateur d'entrée.

Power

Diviseur de tension

Calculez la tension de sortie du diviseur de tension, le courant, l'impédance de Thévenin et la dissipation de puissance à partir de Vin, R1 et R2. Idéal pour les réseaux biaisés et les changements de niveau.

Power

Résistance LED

Calculez la bonne résistance de limitation de courant pour une LED. Indique la valeur exacte, la norme E24 la plus proche, le courant réel et la puissance dissipée.

Power

Durée de vie de la batterie

Estimez l'autonomie de la batterie pour l'IoT et les appareils portables en fonction de la consommation de courant moyenne, du rapport cyclique, du taux d'autodécharge et de la limite de profondeur de décharge. Convient aux piles LiPo, alcalines, NiMH et piles à pièces.