器件環(huán)境溫度與負(fù)荷特性曲線的常見錯(cuò)誤

我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路的時(shí)候，一般會(huì)首先確定設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境溫度，比如-20℃～+60℃，而如果器件選型的時(shí)候，看到datasheet上寫的應(yīng)用環(huán)境溫度是75℃，千萬不要沾沾自喜，已為此器件絕對(duì)ok的話，那可能您就大錯(cuò)而特錯(cuò)了。60℃那是整機(jī)的環(huán)境溫度，而器件本身的工作環(huán)境可就未必了，比如在散熱片附近工作的電解電容、功率器件附近的電阻都有類似問題。總結(jié)為一句話：器件環(huán)境溫度≠設(shè)備環(huán)境溫度。

還有的時(shí)候，從一些IC的datasheet上，我們會(huì)看到器件的應(yīng)用溫度范圍很寬，甚至有的達(dá)到80℃～150℃，于是，電路設(shè)計(jì)中就無所顧忌了，如此高的適應(yīng)溫度范圍，可能因溫度應(yīng)力而引起器件故障幾乎是不會(huì)發(fā)生的了。那您就又錯(cuò)了。

打個(gè)比方，一個(gè)人，他的運(yùn)行溫度范圍80℃是沒問題的，也就是說人在80℃的情況下是不會(huì)死的，但是，80℃的情況下，跑百米沖刺、算雙重曲面積分的數(shù)學(xué)題、大段的背誦英語文章、背負(fù)100多斤的東西快走，您能做得到嗎？而這些在10來度的時(shí)候都是些可以easy完成的事情。這說明了什么？說明了人的使用溫度雖然寬，但在高溫情況下，是不能被滿負(fù)荷使用的。于是就有了如下的負(fù)荷特性曲線1。圖中T1～Tmax的這一段溫度區(qū)間，器件仍然是可以用的，但是不能滿負(fù)荷工作，電路設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意這一點(diǎn)。而T1-Tmax斜線段的斜率又決定于器件的散熱能力，它是熱阻的倒數(shù)。

另外，在電路設(shè)計(jì)中，器件的功率、電壓等參數(shù)都會(huì)降額，具體降額方法本人博客中已有其他文章專門介紹。這里補(bǔ)充說的是降額之后的負(fù)荷特性曲線也要隨之發(fā)生變化(如上圖的曲線2)。電路設(shè)計(jì)中對(duì)器件的使用，在T2～T3的溫度區(qū)間中，器件功耗就需要隨溫度升高按一定斜率遞減。做不到這一點(diǎn)，器件的使用可靠性就不能保證了。

這是一個(gè)很簡單，但有很容易被忽視的問題。器件廠商也都鬼精鬼精的，在datasheet上他們很少給出這條曲線，但會(huì)給出Tmax、Pmax和Rj這三個(gè)指標(biāo)，根據(jù)這三個(gè)指標(biāo)，可以描出上圖的負(fù)荷特性曲線，不過沒了明確的圖形指示，就容易讓人忽視這一段高溫下的性能下降，從而帶來無端的設(shè)計(jì)故障。本文謹(jǐn)將此作一個(gè)提醒。

作者：武曄卿