JAJA856 アプリケーション・ノート

JAJA856 April 2025 TPS74801

2.1 測定

TPS74801EVM-177 を使用し、25°C の周囲温度 T_A で測定を行いました。『LDO の熱インピーダンスの in-situ 測定方法』に記載されているテスト手法を使用して、従来の TPS748 設計と新しい TPS748 設計を比較し、測定を行いました。

表 2-1 従来のダイと新しいダイの放熱性能：V_IN および V_BIAS = 3V

条件	従来のダイ	新しいダイ
V_OUT	1.2V	1.2V
I_OUT	1A	1A
消費電力 (P_D)	1.8W	1.8W
周囲温度 (T_A)^'	132.8°C	122.6°C

表 2-2 従来のダイと新しいダイの放熱性能：V_IN および V_BIAS = 4V

条件	従来のダイ	新しいダイ
V_OUT	1.2V	1.2V
I_OUT	1A	1A
消費電力 (P_D)	2.8W	2.8W
周囲温度 (T_A)^''	115.3°C	101.9°C

『LDO の熱インピーダンスの in-situ 測定方法』で述べられている、接合部から周囲への熱抵抗の式を使用して：

従来のダイ：

式 2.

R_{θ J A} = \frac{{T_{A}}^{'} - {T_{A}}^{"}}{{P_{D}}^{"} - {P_{D}}^{'}} = \frac{132.8 ° C - 115.3 ° C}{(4 V - 1.2 V) \times 1 A - (3 V - 1.2 V) \times 1 A} = 17.5 \frac{° C}{W}

新しいダイ：

式 3.

R_{θ J A} = \frac{{T_{A}}^{'} - {T_{A}}^{"}}{{P_{D}}^{"} - {P_{D}}^{'}} = \frac{122.6 ° C - 101.9 ° C}{(4 V - 1.2 V) \times 1 A - (3 V - 1.2 V) \times 1 A} = 20.7 \frac{° C}{W}

最後に、サーマルカメラ画像処理を使用して、従来のデバイスと新しいデバイスのケース温度を測定しました。どちらのデバイスも、VSON パッケージで評価基板に配置されました。テスト条件は、Vout = 1.2V、Vin = 2.2V、Vbias = 2.7V、Iout = 1.5A (たとえば、消費電力 = 1.5W) であり、これを 30 分間維持した後、図 2-3 と図 2-4 に示すようにサーマルカメラ画像処理を実施しました。最大ケース温度は、従来のデバイスと新しいデバイスで、それぞれ 71°C および 69°C と測定されました。

図 2-3 従来の TPS748 デバイスの
サーマルカメラ画像

図 2-4 再設計された TPS748 デバイスの
サーマルカメラ画像

『半導体および IC パッケージの熱評価基準』の論文に記載されている式 8、T_J = T_C + (ψ_JT x Power)、およびデータシートに記載されている ψ_JT の値を使用して、T_J を計算すると、従来のダイでは 72.05°C、新しいダイでは 75.3°C となります。