Thermische Analyse
Sperrschichttemperaturrechner
Geschätzte Temperatur des Bauteilanschlusses, thermische Marge und zulässige Leistung in Windstille, mit Umluft oder mit einem Kühlkörper.
Betriebspunkt
Verwenden Sie die in Wärme umgewandelten Verluste innerhalb des Bauteils, die von seiner gesamten elektrischen Leistung abweichen können.
Wärmedaten der Packung
Abmessungen der Bauteile
Fakultativ · Berechnung der OberflächendichteLive-Ergebnis
Geschätzte Anschlusstemperatur
Thermische Zusammenfassung
Annahmen zur ÜberprüfungRθJA gilt nur für die Testbedingungen des Herstellers: Verpackung, Leiterplattenkupfer, Ausrichtung und Umgebung können das Ergebnis wesentlich verändern.
Leitfaden für die thermische Gestaltung
Vom thermischen Widerstand zur Junction-Temperatur
Übergangstemperatur ist die aktive Innentemperatur eines Halbleiters. Es folgt aus der Umgebungstemperatur, der tatsächlichen Verlustleistung und dem Wärmeweg zu Luft oder einem Kühlkörper.
Methode und Annahmen
Im stationären Zustand ist die Basisberechnung TJ = TA + P × Rθ. Bei stiller Luft stellt RθJA den vollständigen Übergang zum Umgebungspfad unter den Testbedingungen des Datenblatts dar. Mit einem Kühlkörper wird der Pfad in RθJC + RθCS + RθSA aufgeteilt. Der Airflow-Modus bietet nur ein Screening-Modell, wenn keine Herstellerkurve verfügbar ist.
Zu prüfende Eingaben
Verlustleistung
Geben Sie Verluste in Wärme umgewandelt innerhalb des Bauteils. Für einen linearen Regler sind sie beispielsweise nahe (Vin - Vout) × Iout, mit möglichen zusätzlichen internen Verlusten.
Thermische Widerstände
Verwenden Sie Werte, die dem vorgesehenen Paket, PCB-Kupfer, Ausrichtung und Luftstrom entsprechen. Mischen Sie RθJA und RθJC nicht innerhalb des gleichen Pfades.
Lokale Umgebungstemperatur
Verwenden Sie die Lufttemperatur in der Nähe des Bauteils oder am Einlass des Kühlkörpers, nicht nur die nominale Raumtemperatur.
Maximale TJ und derating
Maximum TJ ist ein absolutes Limit, kein Betriebsziel. Halten Sie einen geeigneten Spielraum für Transienten, Toleranzen und die vorgesehene Lebensdauer.
Abmessungen der Packung (fakultativ)
Länge und Breite liefern die projizierte Grundfläche und die durchschnittliche Dichte in W/cm2 oder mW/mm2. Dies ist zum Vergleich nützlich, beschreibt jedoch keine Hot Spots.
Empfohlene Vorgehensweise
- 1Berechnen Sie die Worst-Case-Ableitung und wählen Sie die maximale lokale Umgebungstemperatur.
- 2Wählen Sie den Wärmeweg, der zur realen Baugruppe passt, und geben Sie dann die thermischen Widerstände des Datenblatts ein.
- 3Überprüfen Sie TJ, Margin und maximale Leistung und validieren Sie dann den Prototyp durch Messung im endgültigen Gehäuse.
Beispiel: Verpackung in Stillluft
Mit TA = 25°C, P = 2 W und RθJA = 45°C / W beträgt der Anstieg 90°C und TJ erreicht 115°C. Bei einer Grenze von 125 °C bleibt nur noch eine Marge von 10 °C übrig, daher ist es ratsam, die Leiterplatte zu verbessern, den Verlust zu reduzieren oder Kühlung hinzuzufügen.
Was das Modell nicht erfasst
Die Berechnung ist steady-state mit konstanten Parametern. Es modelliert nicht die transiente thermische Impedanz Zθ(t), Hot Spots, detaillierte Strahlung, Luftrückführung oder Leistungsvariation mit der Temperatur.
Häufige Fragen
Warum ändert sich RθJA mit der PCB?
Ein wesentlicher Teil der Wärme fließt oft durch Pins oder das freiliegende Pad in PCB-Kupfer. Kupferfläche, thermische Vias, Schichtzahl und Dicke verändern daher den gemessenen Widerstand.
Kann ich RθJA zur Kühlkörperresistenz hinzufügen?
Nein. RθJA beschreibt bereits einen vollständigen Pfad zum Ambient. Verwenden Sie für einen Kühlkörper den Verbindungsfall-Schnittstellen-Senkenpfad: RθJC + RθCS + RθSA.
Reicht die Luftstromschätzung aus, um ein Design zu validieren?
Nein. Es unterstützt einen ersten Vergleich. Geometrie, Orientierung, Hindernisse und Eintrittstemperatur erfordern dann eine Herstellerkurve, Simulation oder Messung.
Weiterführende Quellen
- Komponentendatenblatt: RθJA, RθJC, maximaler TJ und etwaige Abscheide- oder Luftstromkurven.
- Heatsink- und Thermoschnittstellendatenblätter: RθSA und RθCS unter den vorgesehenen Montagebedingungen.
- JEDEC JESD51 Familie für thermische Charakterisierungsverfahren von elektronischen Verpackungen.
Eigene Lerninhalte, zuletzt am 16. September 2026 auf technische Klarheit geprüft. Prüfen Sie vor Inbetriebnahme oder Fertigung stets Datenblätter, geltende Normen und Ihren Entwurf.