DC/DC 컨버터 설계의 일반적인 실수와 해결법(III)

DC/DC 컨버터 설계의 일반적인 실수와 해결법

 

Pradeep Shenoy and Anthony Fagnani

 

TEXAS INSTRUMENTS

 

*** 이 글은 구글 번역기를 돌린 것으로 번역에 오류가 가득할 수 있음 ***

 

 

 

 

III. THERMAL DERATING

 

애플리케이션을 위한 부품을 선택할 때 또 다른 중요한 고려 사항은 열 성능입니다. 부품의 작동 온도를 가능한 한 낮게 유지하는 것이 가장 좋습니다. 극단적인 경우 높은 작동 온도로 인해 부품이 정격 정션 온도 이상으로 작동하고 열 셧다운에 도달 할 수 있습니다. 또한 온도가 높아지면 고장을 가속화하므로 IC의 수명을 단축시킬 수 있습니다.

 

 

 

 

그림 6은 VIN = 12V, VOUT = 1.8V, IOUT = 8A 및 fSW = 700kHz의 두 가지 컨버터의 열 화상을 보여줍니다. 파트 A의 케이스 온도는 TC = 59.6 °C이고 파트 B의 TC = 82.4 °C입니다. TC가 높을뿐 아니라 Part B의 열 화상은 PCB 온도가 높고 열 발자국이 더 큽니다. 부품 B는 85 °C의 주변 온도에서 작동해야하는 애플리케이션에서 열 마진이 거의 없습니다. 이 두 부분 중 어느 부분이 8A로 평가됩니까?

 

파트 A와 파트 B 모두 8A 등급입니다! 표 1은 이 두 부분의 사양을 완전히 비교한 것입니다. 파트 A와 파트 B는 하나의 중요한 매개 변수를 제외하고는 유사한 스펙을 갖습니다. 부품 B는 부품 A보다 높은 RDS(ON) MOSFET으로 설계되었으므로 부품 B에서 더 많은 전력 손실을 초래합니다. 효율을 최적화하는 것보다 비용 최적화가 중요한 애플리케이션에서 높은 RDS(ON) MOSFET이 유리할 수 있다.

 

 

 

파트 B가 8A 등급인 이유는 무엇입니까? B 부분은 더 높은 주변 온도에서 작동 할 필요가 없는 어플리케이션에 적합한 선택일 수 있습니다. 또한 Part B가 8A 응용 프로그램을 더 잘 지원할 수 있도록 응용 프로그램 별 세부 정보가 두 가지 있을 수 있습니다.

 

첫째, 부품 B의 작동 온도를 낮추기 위해 낮은 fSW를 설계함으로써 전력 손실을 줄일 수 있습니다. 그러나 fSW가 낮으면 전체 솔루션 크기가 증가하고 외부 구성 요소의 비용이 증가한다는 단점이 있습니다.

둘째,이 예제는 컨버터가 8A의 정격 부하에서 몇 초 동안 계속 작동해야하는 애플리케이션만을 고려한 것입니다. 대부분의 어플리케이션은 부품이 전체 부하에서 지속적으로 작동 할 것을 요구하지 않습니다. 8A의 최대 부하는 밀리 초 또는 그보다 짧은 순간에 짧은 과도 전류 일 수 있습니다. 짧은 일시적으로 다이 및 패키지는 열적으로 포화 될 수 있지만 PCB와 주변 공기는 포화되지 않을 수 있습니다. 단시간에 8A 정격 부하가 필요한 경우, Part B로 충분할 수 있습니다. 부품의 열 성능을 평가할 때 유효 평균 부하 전류를 고려해야합니다.

 

TI의 WEBENCH® 소프트웨어는 열 성능을 고려하여 애플리케이션용 부품을 선택하는 데 유용한 도구입니다. 표 1에는 WEBENCH에서 얻은 시뮬레이트된 다이 온도와 모델 PLOSS에 대한 행이 포함됩니다. 모델링 된 PLOSS 번호는 WEBENCH의 효율성 모델에서 비롯됩니다. 시뮬레이트된 다이 온도는 WEBENCH 내부의 WebTHERM ™ 시뮬레이션에 의한 것입니다. 열 시뮬레이션은 TI의 표준 EVM을 기반으로하므로 PCB 레이아웃의 변화가 열 성능에 영향을 미친다는 사실을 기억하는 것이 중요합니다.