热模型(Thermal Model)

SPICE模型中还包括用来进行热仿真的“热模型(Thermal Model)”和“热动态模型(Thermal Dynamic Model)”。首先介绍一下热模型。希望通过以下的介绍能够大致了解热模型。

热模型(Thermal Model)

热模型是用来在电路上进行热路计算的、相当于瞬态热阻的电路模型。热阻用R来表示,热容用C来表示。下面是热路和电气电路之间的转换关系。

热路和电气电路之间的转换关系

从公式可以看出,将功耗Pd作为电流I施加于热模型Rth,可将结温Tj作为电压进行监测。

热路与电路对应图

作为参考,下面给出表面贴装型和通孔插装型的热模型。
表面贴装型是模拟从芯片到PCB的Rth(j-a)模型,通孔插装型是模拟从芯片到引线框架的Rth(j-c)模型。

表面贴装型、通孔插装型

有些产品的技术规格书中也会提供热模型。点击右侧的技术规格书图片可以放大图片查看,箭头指向的表格及其下方的电路图仅供参考。

产品规格书示例图

下面是通过仿真得出的2SCR523UB(通用放大NPN晶体管)的热模型特性(瞬态热阻)曲线图。逐步施加恒定电流1A,并监测了Tj引脚的电压。

热模型特性

接下来是该热模型的使用示例。在该示例中,监测了晶体管的功率Pd和结温Tj。对Ta施加适当的偏置电压(在此施加25℃=25VDC)。

热模型使用示例

如上段曲线图所示,进行开关动作的晶体管2SCR523UB的温度与开关联动并上升。这样可以监测Tj的瞬态变化。

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