TJ 산출 : θJA를 사용한 계산 예

지난 편에서는 θ_JA와 Ψ_JT를 사용한 T_J 산출의 기본 계산식에 대해 설명했습니다. 이번에는 예제를 통해 θ_JA를 사용한 T_J의 산출 계산 예에 대해 설명하겠습니다.

θ_JA를 사용한 T_J 산출 계산 예

예로서, LDO 리니어 레귤레이터 BD4xxM2-C 시리즈의 BD450M2EFJ-C를 사용하겠습니다. 사양의 개요와 블록도는 하기를 참조하여 주십시오.

계산 예

하기의 조건 설정을 바탕으로 소비전력 P를 계산합니다.

※이 IC의 경우 V_IN은 V_CC로 표기되어 있습니다.

소비전력 P를 구하는 식에 값을 대입합니다.

여기에서는, 주위 온도 T_A에서 T_J를 계산합니다. θ_JA는 하기의 기판에 실장한 상태를 가정하여, 그래프에서 θ_JA를 구합니다.

그래프에서 θ_JA는 48℃/W, T_A는 85℃를 상정하여, 이 조건에서 T_J를 계산합니다.

앞서 제시한 사양과 같이, 이 IC의 T_JMAX는 150℃이므로, 이 조건은 허용 범위에 포함되는 사용 조건이라고 판단할 수 있습니다.

만약, 계산 결과 T_JMAX를 초과하는 경우에는 조건 변경이 필요합니다. 변경 가능한 항목으로는, 소비전력 P를 줄이거나, 주위 온도 T_A를 낮추거나, 열 저항 θ_JA를 낮추는 방법이 있습니다. 그러나, 입출력 전압이나 출력전류와 같은 전기적 사양은 필요 조건이므로, 일반적으로 변경은 어렵습니다. T_A는 냉각의 강화 등을 통해 대응 가능한 경우도 있지만, 기기의 동작 사양으로서 설정되어 있는 경우의 변경은 어렵습니다. θ_JA를 낮추기 위해서는, 실장 기판의 동박 면적을 넓히는 것으로 대응 가능한 경우가 있습니다. 그리고, IC에 여러 종류의 패키지가 구비되어 있는 경우, θ_JA가 더 작은 패키지를 선택하는 방법도 있습니다. 결과적으로 이러한 모든 경우, 기판 레이아웃 변경이 수반되므로, 설계 단계에서 충분히 T_J를 산출하는 것이 중요합니다.

실측을 통한 T_J 산출

상기 계산은 전원의 설계 조건을 바탕으로 실시하였지만, IC가 이미 기판에 실장되어 있는 경우에는 소비전력 P를 실측함으로써 현실에 가까운 조건에서의 T_J 산출이 가능합니다. 하기와 같이 I_IN은 I_CC＋I_OUT이므로, V_IN (V_CC)×I_IN은 IC로의 총 입력전력이며, 출력의 소비전력 V_OUT×I_OUT을 뺀 값이 IC에서의 소비전력 P가 됩니다.

θ_JA를 사용한 T_J의 산출 계산 예에 대한 설명은 여기까지입니다. 기본적으로 소비전력의 계산 방법은 IC의 데이터시트에 기재되어 있으므로, 반드시 데이터시트를 확인해야 합니다.

다음 편에서는 Ψ_JT를 사용한 T_J의 계산식에 대해 설명하겠습니다.