二极管一般有两种工作模式,一种是以长时稳定电流工作,比如以1A电流持续通过二极管,上一篇文章针对这种工作模式([硬件工程师需要学会的用热阻Rth(J−A)和瞬态热阻rth(J−A)计算二极管温升的方法(1)]),介绍了相应的二极管温升计算方法。本篇文章介绍二极管以PWM模式工作时对应的温升计算方法,帮助你更好地进行二极管选型。
先介绍一下瞬态热阻的概念,瞬态热阻是衡量器件在施加脉冲功率时,器件散热能力的大小。瞬态热阻决定了器件在低占空比和低频脉冲负载下的散热表现。
简单点来说如果在电路中,某个器件的功率损耗不是恒定的,而是随时间变化的,那么这个时候如果我们想要计算该器件的温升参数,则必须使用瞬态热阻来计算。 接下来分别讲解一下单次脉冲和周期性脉冲下的二极管温升计算方法。
如果给二极管施加单次正向脉冲,根据瞬态热阻数据估算二极管瞬时导通时的结温TJ,TJ 的计算为:
TJ = P × rth(J−A) + TA
其中P是二极管的功耗(W),可以通过二极管正向压降Vf和正向电流If相乘计算得到,rth(J-A) 是二极管结和环境温度之间的瞬态热阻 (°C/W),可以在规格书中查阅,并且TA是环境温度 (°C)。
举个例子,如果单次正向脉冲持续时间是100ms,通过读图可以得到rth(J-A)=9°C/W,那么当P=0.6 W,TA=100°C时,TJ 通过以下公式计算:TJ=0.6×9+100=105.4(℃),所以单次脉冲的计算方式就比较容易,应用场景也是比较多的。


