デバイスの安全動作領域は、半導体デバイス固有の電力制限を管理するためのベスト プラクティスを識別するのに役立ちます。オペアンプの場合、これらの制限は通常、大きな出力電流と、大きな出力トランジスタの両端での大きな電圧降下が組み合わさることによって明らかになります。THS3470 は高電圧および高電流であるため、パッケージ内での電力消費が大きくなるため、寿命全体にわたってデバイスの状態を最適化するには設計上の特別な考慮事項を考慮する必要があります。安全動作領域に関するパワー アンプのストレス源の詳細については、SBOA022 を参照してください。

THS3470 は、上面冷却 REB パッケージを採用しています。このパッケージ内で大量の電力を燃焼する際の放熱性能を最適化するのに役立ちます。DC 性能や DC 性能に近い場合 (高いデューティ サイクルや 100ms 超のパルス) 、出力段で消費される電力によって、ほぼワースト ケースのシナリオでデバイスが温度上昇します。THS3470 は、DIE_TEMP および OVERTEMP_FLAG などの診断および保護機能を備えており、熱管理に役立ちますが、デバイスの整合性を実現するためのベストプラクティスには、デバイスの安全動作領域の計画が含まれます。

図 7-17 に、さまざまな冷却条件で THS3470 が異なる出力電圧と出力電流でどのように機能するかを示します。これらの結果は、ほとんどのアプリケーションでヒート シンクの必要性を示しています。ヒート シンクを追加することで、供給される消費電力が 2 倍近く改善されています。また、ヒート シンク フィンを通る対流は、ダイから熱を除去する主なメカニズムです。図 7-17 に、エア フローとヒート シンクの影響を強調した 3 つのシナリオを示します。ヒート シンクなし、エア フローなしヒート シンク (ファンなしの THS3470EVM) 、エア フロー付きヒート シンク (ファン付きの THS3470EVM) です。

図 7-17 THS3470 DC 安全動作領域 (THS3470EVM、V_S = 60V)

DC 動作に加えて、THS3470 はスルー レートと帯域幅が高いため、大きな電圧パルスにも適しています。THS3470 の多くのアプリケーションでは、連続 DC 電圧を使用する代わりに、低デューティ サイクル パルスを使用してシステム内で消費される電力を最小限に抑えます。この電圧は、多くの場合「IV チャート」で特徴づけられています。図 7-18 に、THS3470EVM、ヒート シンク、ファンを使用しながら、純粋な抵抗性負荷により、さまざまなパルス持続時間およびデューティ サイクルにおいて THS3470 の熱性能がどのように変化するかを示します。

図 7-18 THS3470 安全動作領域 (方形波、V_S = 60V)

容量性負荷を駆動する場合、固定容量性負荷での方形波について、THS3470 の消費電力が周波数に対してどのように変化するかを、図 7-19 に示します。コンデンサに流れ込む電流は、出力ステップの dv/dt に容量を乗算した値に直接相関するため、すべての消費電力は、方形波のスルーイベント中に発生します。周波数が高いほど、同じ期間内にはより多くのエッジが存在するため、THS3470 は容量性負荷を駆動している間に周波数が上昇するにつれて、より多くの電力を消費し、より多くの熱を発生します。図 7-20 に、固定電圧に対してさまざまな容量性負荷が及ぼす影響を示します。

図 7-19 THS3470 安全動作領域 (方形波、C_L = 1nF、V_S = 60V)

図 7-20 THS3470 安全動作領域 (方形波、V_OUT = 50V_PP、V_S = 60V)