直流開關(guān)電源結(jié)溫的直接測量法
簡介
設(shè)計(jì)人員經(jīng)常需要測量直流開關(guān)電源的結(jié)溫。這在溫度試驗(yàn)箱中非常難于實(shí)現(xiàn)，因?yàn)闊嵯駜x不僅數(shù)據(jù)不準(zhǔn)而且可能在高溫環(huán)境下?lián)p壞，而外部溫度傳感器又很難固定在小尺寸封裝上。本文演示了一種利用二極管電壓與溫度之間關(guān)系的直流電壓讀取方法，它使用電源正常指示 (PG) 引腳上的MOSFET 體二極管直接讀出溫度，為工程師提供了一種測量IC結(jié)溫的實(shí)用方法。
背景信息
在最大指定負(fù)載和環(huán)境溫度下測量結(jié)溫，對許多應(yīng)用都很重要。本文將以帶PG體二極管的MPS的MPQ4572為例進(jìn)行說明，圖2顯示了其DC模塊框圖。
MPQ4572是一款全集成定頻同步降壓變換器，它采用峰值電流控制實(shí)現(xiàn)高達(dá) 2A 的連續(xù)輸出電流。該器件輸入電壓范圍為4.5V 至 60V，可以適應(yīng)各種降壓應(yīng)用。我們通過 PG 引腳上的體二極管（MOSFET 的一部分）正向施加 1mA 電流源（見圖 1）。
二極管電壓與溫度之間的關(guān)系曲線可以在EVQ4572-QB-00A評估板上測量得到（見圖 2），也可以直接通過定制板測量得到。二極管的曲線特性取決于溫度，而不是 PCB 板的尺寸。
利用電源正常指示(PG)體二極管測量結(jié)溫?
電源正常指示 (PG) 引腳連接帶體二極管的內(nèi)部 N 溝道 MOSFET。要準(zhǔn)確測量結(jié)溫，必須先校準(zhǔn)正向二極管的電壓和溫度。請按照以下步驟進(jìn)行校準(zhǔn):
從 PG 引腳上斷開任何電阻、微控制器或其他部件。
將一個(gè)溫度傳感器（例如小型 4 線PT1000）粘在要測量的器件封裝頂部。另一種方法是在被測器件附近焊接一個(gè)浮動(dòng)熱電偶（建議將此熱電偶焊接到 GND）。將溫度傳感器固定到封裝上是一項(xiàng)很費(fèi)力的工作，因此請使用盡可能小的傳感器。溫度傳感器也不應(yīng)作為小尺寸封裝的散熱器。使用導(dǎo)熱膠將 PT1000 溫度傳感器固定在封裝上，或?qū)犭娕贾苯雍附釉诰哂?EMC 靜電勢的電路板部分（例如 GND 或 VIN）（參見圖 3）。
將內(nèi)置二極管測試功能和1mA電流源的精密萬用表連到PG引腳上（見圖1和圖5）。 也可以采用更小的電流，但系統(tǒng)在校準(zhǔn)和測量時(shí)必須具有相同的電流。
在溫度試驗(yàn)箱中測量正向二極管電壓與結(jié)溫的關(guān)系。
當(dāng)器件由低于所需輸入電壓 (VIN) 的電源電壓供電時(shí)，測量二極管電壓。確定哪些VIN值可以有效校準(zhǔn)，因?yàn)?VIN會(huì)影響效率，因此也會(huì)影響器件溫度。請勿在 DC/DC 變換器輸出上連接負(fù)載。
用評估板或定制 PCB 板進(jìn)行測量。
關(guān)斷器件。
啟動(dòng)溫度試驗(yàn)箱（如設(shè)置為25°C），并確保外部溫度傳感器顯示穩(wěn)定的讀數(shù)。
短時(shí)間啟動(dòng)器件，讀取萬用表上的電壓。在沒有負(fù)載的情況下，結(jié)溫不應(yīng)顯著升高，因?yàn)榻雍咸幍墓暮艿停ㄖ挥袔缀镣撸?如果可能，請使用高級(jí)異步模式 (AAM)，因?yàn)樵撃Ｊ皆诘拓?fù)載條件下具有較低的靜態(tài)電流。
關(guān)斷器件
將溫度試驗(yàn)箱設(shè)置為下一個(gè)選定的溫度，讓 PCB 溫度穩(wěn)定大約 20 至30 分鐘，具體時(shí)長取決于 PCB 的熱容量和尺寸。
短時(shí)間啟動(dòng)器件，讀取萬用表上的電壓。
再次關(guān)斷器件。繼續(xù)選擇下一個(gè)溫度試驗(yàn)箱溫度。
測量最大所需負(fù)載和最大環(huán)境溫度下的正向二極管電壓。
測量 PG 正向電壓二極管時(shí)，請記住以下幾點(diǎn)：
校準(zhǔn)電壓與結(jié)溫的斜率幾乎是線性的。為獲得最高準(zhǔn)確度，請使用更多測量點(diǎn)和多項(xiàng)式擬合函數(shù)。檢查校準(zhǔn)的可重復(fù)性。
相同類型的器件具有相似的斜率，但通常偏移量不同。
類似的器件通常斜率略有不同。
可能會(huì)產(chǎn)生一些副作用，如VOUT產(chǎn)生微小變化。這種情況不應(yīng)視為故障，因?yàn)榻狱c(diǎn)內(nèi)部的耦合電流也會(huì)產(chǎn)生此類影響。
這種測量方法的主要優(yōu)點(diǎn)是正向二極管電壓可用于計(jì)算任何負(fù)載下的結(jié)溫。
不需要溫度傳感器。
請注意，并非每個(gè)部件都可以使用 PG 引腳來測量電流。請聯(lián)系零件制造商獲取產(chǎn)品指南。
測得的校準(zhǔn)曲線
圖 4 顯示了具有線性擬合函數(shù)的一階 PG 正向二極管電壓與結(jié)溫之間的關(guān)系曲線圖。 PG 二極管由外部 1mA 電流源驅(qū)動(dòng)，如圖 1 所示。
通過測量二極管電壓，再利用公式（1）可以計(jì)算出結(jié)溫：
繼續(xù)閱讀 >>>請復(fù)制下方鏈接進(jìn)入MPS官網(wǎng)查看：
https://www.monolithicpower.cn/202212_11
