如何判定線性穩(wěn)壓器是否存在過(guò)熱問(wèn)題？工作溫度范圍的重要性影響多方面因素

華芯邦HX1117穩(wěn)壓芯片憑借其低壓差、高精度輸出電壓、熱保護(hù)和短路保護(hù)等特性，成為電子領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的穩(wěn)壓器之一。無(wú)論是在計(jì)算機(jī)主板、通信設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)還是消費(fèi)電子產(chǎn)品中，HX1117都能提供可靠的電源管理解決方案。在設(shè)計(jì)和使用過(guò)程中，合理選擇輸入輸出電容、注意散熱和地線布局，可以進(jìn)一步提升其性能和可靠性。穩(wěn)壓芯片在現(xiàn)代電子設(shè)備中扮演著至關(guān)重要的角色，然而在使用過(guò)程中，有些用戶可能會(huì)發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓芯片出現(xiàn)發(fā)燙的現(xiàn)象。

那么，穩(wěn)壓芯片發(fā)燙的原因是什么呢？由于輸入端、輸出端或內(nèi)部電路短路造成，這些短路會(huì)導(dǎo)致電流異常增大，從而產(chǎn)生過(guò)多的熱量，以下將為大家剖析如何判斷穩(wěn)壓芯片是否過(guò)熱問(wèn)題以及芯片工作溫度影響眾多性能方面的因素。

1. 直接溫度測(cè)量

使用溫度計(jì)或溫度探頭：將探頭緊密貼合在HX1117芯片表面，直接測(cè)量其溫度。如果測(cè)量值超過(guò)芯片規(guī)格書中規(guī)定的最高工作溫度（一般為125℃左右），則表明芯片存在過(guò)熱問(wèn)題。

紅外熱成像儀：利用紅外熱成像儀對(duì)芯片所在的電路板區(qū)域進(jìn)行成像檢測(cè)。如果芯片在熱成像圖中顯示為明顯的高溫區(qū)域（與周圍元器件相比溫度顯著升高），則可能存在過(guò)熱情況。

2. 觀察輸出異常

輸出電壓波動(dòng)：在穩(wěn)定的輸入電壓和負(fù)載條件下，如果芯片的輸出電壓出現(xiàn)超出正常范圍的波動(dòng)，可能是芯片過(guò)熱導(dǎo)致的。因?yàn)樾酒瑴囟冗^(guò)高會(huì)影響其內(nèi)部電路的性能，從而使電壓調(diào)節(jié)功能不穩(wěn)定。

輸出電流異常：當(dāng)芯片過(guò)熱時(shí)，可能會(huì)觸發(fā)內(nèi)部的保護(hù)機(jī)制，導(dǎo)致輸出電流受限或出現(xiàn)異常變化?？梢酝ㄟ^(guò)串聯(lián)電流表來(lái)監(jiān)測(cè)輸出電流情況。

3. 性能異常表現(xiàn)

供電設(shè)備故障：如果芯片為其他設(shè)備（如微控制器、傳感器等）供電，當(dāng)這些被供電設(shè)備出現(xiàn)異常故障時(shí)，可能是芯片過(guò)熱導(dǎo)致供電電壓異常。

電路功能異常：在包含穩(wěn)壓芯片的電路中，如信號(hào)傳輸錯(cuò)誤、電路工作不穩(wěn)定等，在檢查其他電路元件無(wú)故障后，要考慮芯片過(guò)熱對(duì)電路性能的影響。

4. 結(jié)合工作條件和散熱措施判斷

輸入輸出電壓差和負(fù)載電流：如果HX1117的輸入輸出電壓差較大且負(fù)載電流接近或超過(guò)芯片的額定電流，同時(shí)沒(méi)有足夠的散熱措施，那么芯片很容易過(guò)熱。

散熱條件檢查：檢查芯片的封裝形式、PCB 板的散熱設(shè)計(jì)（如鋪銅面積、散熱過(guò)孔等）以及是否有散熱片等輔助散熱措施。如果使用了散熱性能差的封裝、PCB 板鋪銅面積小且沒(méi)有散熱過(guò)孔，芯片在正常工作負(fù)載下也可能過(guò)熱。

線性穩(wěn)壓器芯片的工作溫度范圍對(duì)其性能有著多方面的影響：

1. 輸出電壓穩(wěn)定性

低溫環(huán)境：當(dāng)溫度低于正常工作溫度范圍的下限，芯片內(nèi)部的半導(dǎo)體材料物理特性會(huì)發(fā)生變化。

高溫環(huán)境：在溫度高于正常工作溫度范圍上限時(shí)，芯片內(nèi)部的熱噪聲會(huì)增加。同時(shí)，電子遷移速度加快可能導(dǎo)致一些原本設(shè)計(jì)的電路平衡被打破。

2. 負(fù)載調(diào)整能力

低溫影響：低溫情況下，芯片內(nèi)的電路元件性能變化可能導(dǎo)致其對(duì)負(fù)載變化的響應(yīng)速度變慢。當(dāng)負(fù)載電流突然增大或減小時(shí)，芯片調(diào)整輸出電壓以適應(yīng)負(fù)載變化的能力可能會(huì)受到抑制。

高溫影響：高溫環(huán)境下，芯片內(nèi)部的散熱問(wèn)題變得突出。當(dāng)負(fù)載電流較大且溫度升高時(shí)，芯片可能因?yàn)檫^(guò)熱而觸發(fā)內(nèi)部的保護(hù)機(jī)制，限制輸出電流。這樣一來(lái)，在負(fù)載變化時(shí)，芯片無(wú)法正常地按照設(shè)計(jì)要求調(diào)整輸出電壓，導(dǎo)致負(fù)載調(diào)整能力下降，甚至可能出現(xiàn)輸出電壓驟降等異常情況。

3. 線性調(diào)整率

低溫場(chǎng)景：在低溫條件下，芯片內(nèi)的電阻、電容等無(wú)源元件的數(shù)值可能會(huì)因?yàn)闇囟认禂?shù)的影響而發(fā)生改變。這些變化會(huì)影響芯片的線性調(diào)整率，即輸入電壓變化時(shí)輸出電壓的穩(wěn)定程度。

高溫場(chǎng)景：高溫會(huì)加劇芯片內(nèi)元件的老化速度，當(dāng)輸入電壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，由于高溫引起的元件性能變化，芯片維持輸出電壓穩(wěn)定的線性調(diào)整能力會(huì)降低。而且，高溫下可能出現(xiàn)的虛焊等熱應(yīng)力問(wèn)題也會(huì)間接影響線性調(diào)整率。

4. 保護(hù)功能

低溫下：在低溫環(huán)境中，芯片的保護(hù)電路（如過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)等）可能會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作或動(dòng)作不靈敏的情況。

高溫下：雖然高溫下保護(hù)電路通常會(huì)正常工作，但頻繁的過(guò)熱觸發(fā)保護(hù)可能暗示芯片散熱設(shè)計(jì)不足或工作環(huán)境惡劣。而且，長(zhǎng)時(shí)間處于高溫環(huán)境下，保護(hù)電路自身的元件也可能會(huì)因?yàn)楦邷囟鴵p壞，從而失去保護(hù)芯片的功能。

5. 芯片壽命

溫度超出范圍：低溫可能導(dǎo)致芯片內(nèi)部材料的脆化，而高溫會(huì)使芯片內(nèi)的化學(xué)鍵更容易斷裂，金屬化層擴(kuò)散加劇等。這些物理和化學(xué)變化會(huì)逐漸降低芯片的性能，縮短其使用壽命，長(zhǎng)期在極端溫度下工作可能導(dǎo)致芯片過(guò)早失效。

文章轉(zhuǎn)載自：https://www.hotchip.com.cn/rhpdxxwyqsfczgrwt/

審核編輯 黃宇