TJ和TC换算(举肖特基二级管SS24示例)

已肖特基二极管SS24做为某反激电源5V/1A输出时的输出整流二极管,测得该二极管表面温升在89℃,已知SS24肖特基二极管的结温(Tj)范围和热阻如下图:

RθJL(结到外壳/表面的热阻)

  • 定义
    热量从芯片结(Junction)到器件外壳或表面(Case/Label)的传递阻力,单位为 °C/W。

  • 物理意义
    表示每瓦功耗下,结温(Tj)与外壳/表面温度(Tc)之间的温差。
    公式

RθJA(结到环境的热阻)

  • 定义
    热量从芯片结(Junction)到周围环境(Ambient)的总传递阻力,单位为 °C/W。

  • 物理意义
    表示每瓦功耗下,结温(Tj)与环境温度(Ta)之间的温差。
    公式

参数热传递路径应用场景依赖因素
RθJL结 → 器件表面实测表面温度时计算结温封装材料、内部结构
RθJA结 → 环境(整体路径)估算系统散热需求PCB设计、铜箔面积、空气对流等

1. 表面温度到结温的换算

  • 关键参数

    • 规格书热阻:RθJL = 28°C/W(结到外壳/表面的热阻)

    • 实测表面温度:Tc = 89°C

    • 功率损耗(Pd)

      • SS24在1A电流下的典型正向压降(VF)约 0.5V(参考下图典型曲线)

  • 损耗功率:Pd = VF × I = 0.5V × 1A = 0.5W
  • 结温公式
    Tj = Tc + (RθJL × Pd)
    = 89°C + (28°C/W × 0.5W)
    = 89°C + 14°C
    103°C

电流越大,即带载越重,温升也越高


2. 安全表面温度上限建议

  • 最大结温限制:规格书规定 Tj ≤ 150°C

  • 反推表面温度
    Tc_max = Tj_max - (RθJL × Pd)
    = 150°C - (28°C/W × 0.5W)
    = 150°C - 14°C
    136°C

  • 实际建议

    • 表面温度 不宜超过120°C(预留安全余量,避免局部热点、测量误差或工况波动)。

3. 环境温度到结温的换算

RθJA = 88°C/W(基于JEDEC测试标准:5×5mm焊盘,无额外散热)。

当该电源板处于一个相对比较密封的状态,散热条件差,有器件带来的温升积累使环境温度长期出在55℃左右,则:

若环境温度 Ta=55°C,功耗 Pd=0.5W,则结温:

Tj=55+(88×0.5)=99°C,与上述表面结温换算数值相近。

(当此数值远低于实测值,说明实际散热条件不如测试标准)

  • 若环境温度 Ta=25°C,功耗 Pd=0.5W,则结温:

    Tj=25+(88×0.5)=69°C

4. 关键注意事项

  • 测量准确性:确保热电偶贴合二极管金属部分(非PCB),避免低估温度。

  • 损耗验证:实测VF更可靠(典型值0.5V可能偏低,实际若达0.6V则Pd=0.6W,Tj升至105.8°C)。

  • 散热优化

    • 增加铜箔面积(规格书基于5×5mm焊盘)。

    • 添加散热过孔或敷铜延伸至背面。

  • 寿命影响:长期接近Tj上限会加速老化,建议控制在110°C以下(对应表面约96°C)。


结论

  1. 当前表面89°C时,结温约 103°C(安全范围内)。

  2. 为保障可靠性,表面温度建议≤120°C(对应结温136°C),但最优目标是 ≤96°C(结温110°C)。

  3. 若温度接近上限,需优化散热或验证实际VF值。

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