LDO リニアレギュレータが生成する熱の量は、動作中にレギュレータが消費する電力の量に正比例します。すべての IC には最大許容接合部温度 (T_Jmax) があり、それを超えると通常動作は保証されません。システム設計者は、動作時の接合部温度 (T_J) が最大接合部温度 (T_Jmax) を超えないように動作環境を設計する必要があります。設計者が熱性能向上のために使用できる 2 つの主な環境変数は、エアフローと外部ヒートシンクです。この情報の目的は、特定の電力レベルで動作するリニアレギュレータの適切な動作環境を決定できるように設計者を支援することです。

通常、リニアレギュレータが消費する最大予測電力 (P_Dmax) は、式 6 のように計算されます：

ここで

• V_IN(avg) は平均入力電圧です
• V_OUT(avg) は平均出力電圧です
• I_OUT(avg) は平均出力電流です
• I_Q は静止電流

大半の TI LDO レギュレータでは、平均出力電流に比べて静止電流はわずかであるため、V_IN(avg) x I_Q は無視できます。動作時の接合部温度は、周囲温度 (T_A) とレギュレータの消費電力による温度上昇を加算することで計算されます。温度上昇は、接合部とケース間の熱抵抗 (R_ΘJC)、ケースとヒートシンク間の熱抵抗 (R_ΘCS)、ヒートシンクと周囲間の熱抵抗 (R_ΘSA) の合計を最大予想消費電力に乗じて算出します。熱抵抗は物体が熱をどれほど効果的に放散するかを示す測定値です。通常、デバイスが大きいほど消費電力に利用できる表面積が大きくなり、物体の熱抵抗が低くなります。

図 8-8 に、JEDEC low-K 基板に実装された SOT223 パッケージでのこれらの熱抵抗を示します。

式 7 の計算の要約：

R_ΘJC は、レギュレータのデータシートに記載されているパッケージ、リードフレーム、ダイサイズによって決定される各レギュレータ特有です。R_ΘSA はヒートシンクの種類とサイズの関数です。例えば、ブラックボディラジエータタイプのヒートシンクの R_ΘCS 値は、ヒートシンクが非常に大きい場合の 5°C/W から超小型の場合の 50°C/W までの範囲になります。R_ΘCS はパッケージをヒートシンクに取り付ける方法に関する関数です。例えば、サーマルコンパウンドを使用してヒートシンクを SOT223 パッケージに取り付ける場合、1°C/W の R_ΘCS が妥当です。

パッケージに外付けブラックボディラジエータタイプのヒートシンクが取り付けられていない場合でも、レギュレータを実装した基板には、半田付けによりヒートシンクとピンが接続されます。DDPAK や SOT223 などの一部のパッケージでは、熱性能の向上のためにヒートシンクを追加場合は、パッケージの下に銅プレーンを使用するか、回路基板のグランドプレーンを使用します。コンピュータ支援熱モデリングを使用すると、異なる動作環境における IC の放熱性能の近似値を非常に正確に計算できます (異なる種類の回路基板、異なる種類とサイズのヒートシンク、異なる空気の流れなど)。これらのモデルを使用すると、3 つの熱抵抗を、接合部と周囲間の 1 つの熱抵抗 (R_ΘJA) に結合できます。この R_ΘJA は、コンピュータモデルで使用する特定の動作環境に対してのみ有効です。

式 7 は 式 8 に簡略化されます：

式 8 を再び整えると 式 9 になります：

式 9 と共に　図 8-9　に示すコンピュータモデルで生成された曲線を使用すると、特定の周囲温度、消費電力、動作環境で必要なヒートシンクの熱抵抗/基板面積を迅速に計算できます。