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LDO 열 계산기

열 설계 검증을 위한 LDO 레귤레이터 전력 손실, 접합 온도, 열 마진 및 최소 드롭아웃 전압을 계산합니다.

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공식

P_{diss} = (V_{in} - V_{out}) \cdot I_{load},\quad T_J = T_{amb} + \theta_{JA} \cdot P_{diss}

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

PdissPower dissipation (W)
VᵢₙInput voltage (V)
VₒᵤₜOutput voltage (V)
IₗₒₐdLoad current (A)
TJJunction temperature (°C)
TₐₘbAmbient temperature (°C)
θJAThermal resistance junction-to-ambient (°C/W)

작동 방식

LDO (Low Dropout) 레귤레이터는 전압 강하를 최소화하면서 안정적인 전압 조정을 제공하는 중요한 전력 관리 구성 요소입니다.LDO의 열 성능은 기본적으로 장치가 과도한 입력 전압을 열로 변환할 때 발생하는 전력 손실에 의해 좌우됩니다.전력 손실 (Pdiss) 은 입력과 출력 간의 전압 차이 (Vin - Vout) 에 부하 전류 (Iload) 를 곱하여 계산합니다.이 전력은 열로 변환되어 반도체 장치의 접합 온도 (TJ) 에 직접적인 영향을 미칩니다.접합부-주변 열 저항 (θJA) 은 장치의 내부 실리콘 접합부에서 주변 환경으로 열이 얼마나 효과적으로 전달되는지를 결정합니다.SOT-23 및 TO-252 같은 패키지 유형마다 θJA 값 범위가 약 50~150°C/W로 열 특성이 크게 다릅니다. 125°C 이상에서는 반도체 성능이 급격히 저하되므로 온도 관리가 매우 중요하므로 안정적인 작동을 보장하려면 신중한 열 설계가 필요합니다.

계산 예제

500mA의 부하 전류로 5V를 3.3V로 변환하는 SOT-23 패키지의 LDO 레귤레이터를 생각해 보십시오.먼저 전력 손실을 계산합니다. 즉, Pdiss = (5V - 3.3V) × 0.5A = 0.85W입니다.SOT-23 제품의 θ JA (150°C/W) 를 사용하고 주변 온도가 25°C라고 가정하여 접합 온도를 계산합니다. TJ = 25°C + (150°C/W × 0.85W) = 152.75°C입니다. 이는 125°C 감소 임계값을 초과하므로 안정적인 작동을 위해 추가 냉각 또는 다른 패키지를 사용하는 것이 좋습니다.

실용적인 팁

  • 고전류 LDO 애플리케이션에는 항상 히트싱크 또는 더 큰 패키지를 사용하십시오.
  • 접합 온도 모니터링 및 열 차단 메커니즘 구현
  • 레귤레이터의 열 방출을 극대화하기 위해 PCB 레이아웃을 고려하세요.

흔한 실수

  • 서로 다른 패키지 유형 간의 열 저항 편차를 무시합니다.
  • 전체 작동 온도 범위에서 선형 열 성능을 가정함
  • 고전류 애플리케이션의 열 경감 요구 사항을 간과함

자주 묻는 질문

열 경감은 접합 온도가 증가함에 따라 최대 부하 전류를 줄여 반도체 고장을 방지하는 방법입니다.대부분의 LDO는 안정적인 성능을 유지하기 위해 125°C 이상으로 저하됩니다.
패키지 유형에 따라 열 저항이 다릅니다.SOT-23 패키지는 일반적으로 TO-252 (50°C/W) 과 같은 대형 패키지에 비해 열 저항 (150°C/W) 이 높아 열을 더 효과적으로 분산시킵니다.
예, 히트싱크를 추가하면 장치에서 주변 환경으로의 열 전달을 개선하여 접합 온도를 크게 낮출 수 있으므로 더 높은 전류 작동이 가능합니다.
최대 접합 온도를 초과하면 영구적인 장치 손상, 누설 전류 증가, 조정 정확도 감소 및 잠재적으로 심각한 고장이 발생할 수 있습니다.
패키지의 열 저항, 주변 온도 및 최대 접합 온도를 기반으로 최대 전력 손실을 계산한 다음 해당 부하 전류를 결정합니다.

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