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2021.01.20 DC/DC

정의와 발열

손실의 검토

먼저, 손실에 관련된 정의와 발열 및 Junction 온도에 대해 확인하겠습니다.

손실과 효율

복습을 겸하여, 효율의 정의와 손실과의 관계에 대해 설명하겠습니다. 효율은 입력전력에 대한 출력전력의 비율입니다. 이는, 입력전력을 출력으로 변환할 때, 손실이 발생하기 때문입니다. 이러한 개념에서, 손실은 비율로 나타내면 효율의 역수, 전력치로 나타내면 입력전력에서 출력전력을 뺀 값 등, 몇가지 식으로 나타낼 수 있습니다.

 효율=출력전력÷입력전력 [%]
 손실=1 – 효율 [%]
 손실=입력전력 – 출력전력 [W]
 손실=출력전력×(1 효율)÷효율 [W]

손실과 Junction 온도

손실에 대해 평가 및 검토를 실시해야 하는 이유는, 손실이 열로 변환되기 때문입니다. 즉, 중요한 최대 정격인 Junction (접합부, 칩) 온도가 규정치 내에 포함되는지의 여부, 사용 가능한 조건 내에 포함되는지의 여부를 확인할 때, 발열은 중요한 검토 사항이 됩니다. Junction 온도 Tj는 하기의 식으로 나타낼 수 있습니다.

 Tj [℃]=Ta [℃]+ (θj-a [℃/W]×손실 [W])

괄호 안의 θj-a [℃/W]×손실 [W]의 항목이 「발열」이 됩니다. 즉, 「주위 온도 Ta+발열」이 Tj가 됩니다. 하기에 패키지 열 저항과 각각의 정의를 정리하였습니다.

열 저항 θj-a는 패키지 및 실장 기판 조건에 따라 달라집니다. 통상적으로는 각 IC의 데이터시트에 표준치가 제시되어 있습니다.

20170607_graf_05

항목 정의
θja Junction 온도 (Tj)와 주위 온도 (Ta) 간 열 저항
θjc Junction 온도 (Tj)와 케이스 표면 온도 (Tc) 간 열 저항
θca 케이스 표면 온도 (Tc)와 주위 온도 (Ta) 간 열 저항
Tj Junction 온도
Ta 주위 온도
Tc 케이스 표면 온도

키 포인트

・손실은 입력전력과 출력전력의 차이, 또는 효율의 역수이다.

・Junction 온도는 주위 온도+발열, 발열은 손실×열 저항 (θj-a)이다.

・손실은 열로 변환되므로 중요한 검토 사항이다.

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