電源ICこのトピックには9件の返信が含まれ、2人の参加者がいます。5 年、 10 ヶ月前に 
forest さんが最後の更新を行いました。
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LM5116の発熱について
デバイス型番：LM5116MHX/NOPB添付ファイルの回路構成にて
無負荷時の動作でIC表面温度が90℃程度まで発熱したのですが
無負荷でも発熱するような部品なのでしょうか。
また、発熱してしまう要因があれば教えて頂けないでしょうか。スイッチング周波数:800kHz
入力電圧(安定化電源):40V
出力電圧:24V以上、よろしくお願い致します。
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KWN001様
ご投稿ありがとうございます。
本件ですが、ICが90℃となるのは何か問題があるのかもしれません。
一般的には、発熱する部分はFETなので、今回のようなコントローラタイプはFETが外付けとなっているので発熱は、基本的にはないものと推測しております。以下の内容についてご確認いただけませんか？
１．無負荷時でも出力電圧は24V程度出力されておりますか？
２．別のICでも同様な結果でしょうか？
３．発熱しているのはICでしょうか？可能であればFETの温度はどの程度でしょうか？
４．負荷を引くと状態としては動作としては問題ないのでしょうか？引き続きよろしくおねがいします。
forestご回答ありがとうございます。
以下、確認内容についてです。1.無負荷では24V出力できています。
2.別のICでも同じ結果でした。
3.発熱しているはICのみでFET温度は25~30℃程度です。
4.負荷(1A程度)を引いても動作としては問題ありませんでした。以上、よろしくお願い致します。
KWN001様
早速のご返信ありがとうございます。
もう一点確認させてください。スイッチング波形を頂戴することは可能でしょうか？
無負荷時と負荷を引いたときのものがあると助かります。以上、よろしくおねがいします。
forest以下、無負荷時と負荷時(1A)のSW端子(20pin)波形になります。
KWN001様
ご返信が遅くなり申し訳ありません。
本件ですが、MOSFETをどのようなものを使用しているかわからないので、この内容で正しいかわかりかねる部分ではありますが、消費電力は以下の式より求めることが出来ます。PdIC =（Vin-Vcc）* Qg（合計）* Fsw
入力電圧などは変更することが難しいと思いますので、外付けのFETのQgの値をより小さい者に変更いただくか、発振周波数を下げてあげるのが良いと思います。
今回の事象の理由としては、無負荷状態でもインダクタとMOSをFETに電流が流れてしまうことで損失が発生するようです。
可能であれば、データシートの図33にあるR12を設けることで入力電流も減少するかと思います。以上、よろしくおねがいします。
forest評価ボードを手に入れたので温度測定した所、
IC表面温度は無負荷で48℃でした。(問題無さそう)
計算では以下のように算出したのですが
間違っていないでしょうか。PdIC =（Vin-Vcc）* Qg（合計）* Fsw
= (40V-7.4V)*36nC*800kHz
= 0.939W
Tc(top) = Ta+RθJC(top)*PdIC
= 25℃+20.9℃/W*0.939W
= 44.6℃また、上記計算式で自作基板の場合を計算しても
57.7℃になり実測値(90℃)と30℃近く異なります。自作基板ではサーマルパッドを繋げていないのですが
そこまで温度差がつくものなのでしょうか。
サーマルパッドなし時の熱抵抗などあれば
教えて頂けないでしょうか。以上、よろしくお願いいたします。
KWN001様
度々、ご返信が遅くなり申し訳ありません。
前回お伝えした計算式は、一般的なコントローラでの計算式となっておりました。
LM5116においての計算式としては、PdIC ＝Vin * Ibias + Vin * Icc
となりますので、実際に計算すると、
0.395W程度ほどと考えます。もし、消費電力を抑えたいと考えられるのであれば、Vccx端子に電圧を供給してあげることで軽減されます。
今回、無負荷時での表面の温度が48℃と言うことでしたので、計算結果としては、
Tj= Tc(top) +Rjc(top) * PdIC より、
内部のジャンクション温度は
Tj = 48℃ +20.9 * 0.395 =56.3℃
つまり、内部のチップ温度は56.3℃となり、ICの動作温度範囲内であると考えられます。熱抵抗の計算方法では、直接計測することが難しい内部のジャンクション温度を求めることに使用されますので、
KWN001様の計算方法では、求めることができません。今、一度上記の式にて求めていただけませんか？
なお、求める熱抵抗については、ψを使用したものがより近似しているものとされておりますので、そちらから求めてみるのはいかがでしょうか？
下記に記事を掲載させていただきます。一点気づいたのですが、VCCXの端子処理はOpenでしょうか？もし使用しない場合はGNDへ接続してください。
またご不明な点がございましたらご連絡ください。
以上、よろしくおねがいします。
forest同じ入出力条件で自作基板と評価ボードのIC表面温度を比較した所
測定段階で90℃と48℃と異なる為
設計する際にその原因を特定しておきたかったのですが以下の内容を実施しても評価ボードと同じような表面温度になりませんでした。
・スイッチング周波数の値を同じにする。(500kHz)
・評価ボード上のFETに似た特性の部品
・FETのゲート端子に抵抗を挿入現状では以下のことしか思いつかないのですが
無負荷時でIC表面温度が40℃も違う原因は他に何か考えられるでしょうか
・基板条件の違いによる放熱性の差異
・サーマルパッド接続有無による放熱性の差異
・基板レイアウトの差異
（VCCXの端子処理はGND接続です)以上、よろしくお願いいたします。
KWN001様
ご返信が遅くなり申し訳ございません。
本件についてですが、実際にご評価頂いているときには裏面のサーマルパッドは接地されておりますか？
もちろん基板面積も排熱効果に寄与して来ますが、サーマルパッドを基盤に直接つけることで数段降下が上がります。なので、サーマルパッドが接続されていない場合、温度上昇は大きくなってしまうものと考えます。
以上、よろしくおねがいします。
forest
