利用熱分析預測IC的瞬態(tài)效應(yīng)并避免過熱

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

圖10. 式28擬合曲線與曲線下降部分(加熱)的二極管電壓測量值非常接近。

圖11. MAX16828內(nèi)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。

　　實驗結(jié)果表明實測結(jié)果與理論模型非常吻合。一旦針對具體芯片構(gòu)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，反過來，這些信息也能夠幫助定義芯片的工作模式，以避免過熱。

　　結(jié)論

　　本文介紹了通過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(shù)據(jù)。將RC網(wǎng)絡(luò)同時擬合到三個不同狀況，使模型復合絕大多數(shù)實際功耗的要求。

　　通過在不同環(huán)境溫度下采集數(shù)據(jù)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)生熱量時芯片的瞬態(tài)熱特性。

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

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

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

　　必要時，可以通過實驗提高精度，但大多數(shù)應(yīng)用并不需要知道精確溫度。應(yīng)用和設(shè)計工程師以及系統(tǒng)設(shè)計人員會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(gòu)建RC網(wǎng)絡(luò)，并利用芯片的相應(yīng)SPICE模型進行驗證。