利用熱分析預測IC的瞬態(tài)效應并避免過(guò)熱

　　記錄三種不同耗散功率下的瞬態(tài)電壓，用一條曲線(xiàn)模擬這些數據。圖12所示曲線(xiàn)是第一組數據的擬合結果，此時(shí)功耗為1.626W；圖13所示波形是實(shí)測數據與仿真數據的比較。同樣，圖14所示波形說(shuō)明了RC網(wǎng)絡(luò )對第二組讀數(耗散功率為2.02W)的仿真；圖15所示波形說(shuō)明了對第三組讀數(耗散功率為1.223W)的仿真情況。

圖10. 式28擬合曲線(xiàn)與曲線(xiàn)下降部分(加熱)的二極管電壓測量值非常接近。

圖11. MAX16828內部二極管的正向電壓瞬態(tài)值，表明片上MOSFET已經(jīng)導通并產(chǎn)生熱量。

　　實(shí)驗結果表明實(shí)測結果與理論模型非常吻合。一旦針對具體芯片構建RC網(wǎng)絡(luò )模型，這種模型將對仿真IC的瞬態(tài)溫度非常有用。模型亦可用于類(lèi)似尺寸的芯片，確定其定義階段的熱特性。利用這種方式可以表示芯片的工作范圍限制，反過(guò)來(lái)，這些信息也能夠幫助定義芯片的工作模式，以避免過(guò)熱。

　　結論

　　本文介紹了通過(guò)RC網(wǎng)絡(luò )仿真芯片熱特性的方法，然后可以利用SPICE工具方便地進(jìn)行仿真。以下方法有助于提高該模型的精度：

　　獲取極端功耗條件和中等水平下的數據。將RC網(wǎng)絡(luò )同時(shí)擬合到三個(gè)不同狀況，使模型復合絕大多數實(shí)際功耗的要求。

　　通過(guò)在不同環(huán)境溫度下采集數據提高模型精度。

圖12. 采用圖示元件值，該RC網(wǎng)絡(luò )能夠仿真由管芯產(chǎn)生熱量時(shí)芯片的瞬態(tài)熱特性。

圖13. 當管芯耗散功率為1.626W時(shí)，芯片加熱曲線(xiàn)的實(shí)測結果與擬合曲線(xiàn)的比較。

圖14. 當管芯耗散功率為2.02W時(shí)，芯片加熱曲線(xiàn)的實(shí)測結果與擬合曲線(xiàn)的比較。

圖15. 當管芯耗散功率為1.223W時(shí)，芯片加熱曲線(xiàn)的實(shí)測結果與擬合曲線(xiàn)的比較。

　　必要時(shí)，可以通過(guò)實(shí)驗提高精度，但大多數應用并不需要知道精確溫度。應用和設計工程師以及系統設計人員會(huì )從這種測試方法獲得很大益處。為了得到更詳細的芯片信息，制造商可以為其IC構建RC網(wǎng)絡(luò )，并利用芯片的相應SPICE模型進(jìn)行驗證。