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功率电感:LED电源驱动电路热阻详细计算方法(五)

来源:    作者:     发布时间:2014-10-28 13:07:12     点击数:
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为了解决多人协作,多种需求产品的开发,并且还要长期维护,必须要把这些产品的共性提取出来。1、 不需要低功耗设计。2、 传感器类和驱动器类属于单一功能的设备,传统前后台架构的MS3即可。3、 电源类及控

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引言由于现在的PCI、CPCI、VME等系统的持续传输速度很难超越400MB/s,因此要完成实时、长时间的采集存储功能,本设计选择实现一种基于PCI-E的系统,PCI-E是第三代接口通信协议(3GPI


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估算电感温度(热阻抗)

  各种因素都会促使功率电感器的温度上升。这些因素包括环境温度、电感器的热阻抗和电感器的内部功耗。利用电感器的直流电阻随温度变化这一特性,我们可以比较准确地估算电感器的工作温度。这类似于使用ESD二极管或PFET导通电阻,在此将电感线圈用作内部温度计。

  返回到我们的绕线电感器电阻与温度对比的等式中去,通过两个温度下电感器电阻的比率可以用下面的等式算出ΔT:


  图5中所示的测试示例在LM3554的电路中使用了VLS4010ST-2R2,直流电流阶跃为1.65A。室温时的电阻开始时为65mΩ。超过30秒之后,电感器达到稳态,电阻变为73mΩ,相应的稳态工作温度大约为 56℃。

 


图 5. 电感器热响应。


  使用热阻(RT)的定义,可以获得:


  这里要注意的一件事情是电感器的功耗是其线圈电阻的函数,后者会随着温度发生变化。因此,需要考虑计算电感器在给定RT的TF。将RT的等式插入电感电阻与温度等式并求解TF可以得出:


其中k为 。


  图5显示等效的电感温度上升与时间大约具有一阶指数关系。这再次得出等式:

 


采用下面等式算出的热容:

贴片电感器制作


  了解闪光LED驱动器示例中的电感热阻可以提供一些有益的见解。因为与闪光持续时间(小于1秒)相比,电感器达到稳定温度需要一体电感器相当长的时间,所以采用稳态热阻估算的满闪光电流时的电感器工作温度,很可能会过高估算电感器的工作温度。这可以允许减少在脉冲器件(如闪光LED驱动器,而不是稳态电源)中工作的电感器的尺寸。

 总结


当处理功耗相对较大的器件时,通常有必要估算电源管理电路的温度。使用通用热阻可以很好地比较采用相同封装的相似器件,但很可能得不到准确的温度预测。因此,通常有必要采用复杂的热计算或直接测量热阻的方法。本文重点介绍了几种可用于测量器件的温度并获得器件热阻的示例。知道准确的器件温度和器件功耗,从而进行热阻计算。

在知道热阻之后,利用器件功耗的逐步变化和监控器件温度可以计算器件热容。这样可以更准确地估算由于瞬态热事件导致的器件温度。本文中列出的示例是通过使用高电流白光LED闪光驱一体成型电感厂动器而完成的,但也同样适用于其他电源管理器件,包括以脉冲方式工作及专为长时间工作而设计的器件。


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