线性稳压器效率的计算方法

对于使用了线性稳压器的电源，其效率可通过下面的公式计算得出。基本上效率η是输出功率（\(P_{OUT}\)）与输入功率（\(P_{IN}\)）之比，这一原理无论对于线性稳压器还是对于开关稳压器都通用。其公式如下：

\(
\eta = \frac{P_{OUT}}{P_{IN}} = \frac{V_{OUT} \times I_{OUT}}{V_{CC} \times (I_{OUT} + I_{CC})} \times 100[％]\)

\(V_{CC}\)：输入电压 [V] \(V_{OUT}\)：输出电压 [V] \(I_{OUT}\)：输出电流 [A] \(I_{CC}\)：IC的电路电流 [A]

作为条件，当\(I_{CC}\)相对于\(I_{OUT}\)非常小（\(I_{CC}\)≪\(I_{OUT}\)）时，可用下面的公式计算：

\(\eta = \frac{V_{OUT}}{V_{CC}}\times 100[％]\)

通过公式可以看出，输入输出之间的电压差越小，效率越高。但是，需要在考虑到输入输出电压差对工作特性的影响的前提下来确定。

线性稳压器IC的热设计

在使用了线性稳压器IC的电源设计中，热设计是不可或缺且至关重要的考量因素。本节将介绍基于热特性参数\(Ψ_{JT}\)的热计算方法，以及基于热阻\(θ_{JA}\)的热计算方法。

要想确保高可靠性工作，就需要确保IC的结温\(T_J\)不超过绝对最大额定值\(T_{JMAX}\)150℃^＊1。\(T_J\)的估算可通过以下两种方法计算得出。
*1：这里指的是BDxxIC0系列的情况。请务必针对每种IC确认其技术规格书。

使用热特性参数\(Ψ_{JT}\)的热计算

通过测量表面温度来估算IC的\(T_J\)时，需使用热特性参数\(Ψ_{JT}\)进行计算。若能将热电偶牢固地固定在封装上表面中心位置，即可精确测量封装上表面中心温度\(T_T\)，从而运用热特性参数计算出高精度的\(T_J\)值。

\(T_J = T_T + \psi_{JT} \times P[℃]\)

\(T_T\)：封装上表面中心温度 [℃] \(Ψ_{JT}\)：结点至封装上表面中心的热特性参数 [℃/W] \(P\)：IC的功耗 [W]

\(P\)表示IC的功耗，可通过下面的公式计算得出：

\(P = (V_{CC} – V_{OUT}) \times I_{OUT} + (V_{CC} \times I_{CC}) [W]\)

\(V_{CC}\)：输入电压 [V] \(V_{OUT}\)：输出电压 [V] \(I_{OUT}\)：输出电流 [A] \(I_{CC}\)：IC的电路电流 [A]

另外，连续可输出的最大电流值可通过下面的公式计算得出：

\(I_{OUT(MAX)} = \frac{T_{J(MAX)} – T_T}{(V_{CC} – V_{OUT}) \times \psi_{JT}} [A]\)

\(T_{JMAX}\)：结温的绝对最大额定值 [℃] \(T_T\)：封装上表面中心温度 [℃] \(Ψ_{JT}\)：结点至封装上表面中心的热特性参数 [℃/W] \(V_{CC}\)：输入电压[V] \(V_{OUT}\)：输出电压 [V]

使用热阻\(θ_{JA}\)的热计算

利用热阻\(θ_{JA}\)可轻松估算出\(T_J\)。

\(T_J = T_A + \theta_{JA} \times P[℃]\)

\(T_A\)：环境温度 [℃] \(θ_{JA}\)：结点至周围环境的热阻 [℃/W] \(P\)：IC的功耗 [W]

另外，连续可输出的最大电流值可通过下面的公式计算得出：

\(I_{OUT(MAX)} = \frac{T_{J(MAX)} – T_A}{(V_{CC} – V_{OUT}) \times \theta_{JA}} [A]\)

\(T_{JMAX}\)：结温的绝对最大额定值[℃] \(T_A\)：周围环境温度 [℃] \(θ_{JA}\)：结点至周围环境的热阻 [℃/W] \(V_{CC}\)：输入电压 [V] \(V_{OUT}\)：输出电压 [V]

下表所示的热特性参数\(Ψ_{JT}\)及热阻\(θ_{JA}\)的实测值示例

下表所示的热特性参数\(Ψ_{JT}\)及热阻\(θ_{JA}\)是在特定PCB（印刷电路板）上测得的值。散热性能会因PC参数、铜箔布局、元器件配置、外壳形状及周围环境等因素的影响而变化，因此热特性参数和热阻值也会随之改变。因此，需要考虑到该数值可能与在实际电路板上的测量值存在差异。

此外，测量所用PCB的规格如下。全部适用于HTSOP-J8封装，依次为1层（1s）电路板（符合JESD51-3/-7标准）、2层（2s）电路板（符合JESD51-3/-5/-7标准）、4层（2s2p）电路板（符合JESD51-3/-5/-7标准）。