はじめに
インテルを選ぶデザイナー® エンピリオン® EZ6301QI トリプル出力モジュールはしばしば2つの質問をする：
- いくら 消費電力 現実的な負荷の下で？
- どのように 熱くなる また、どのような熱対策が必要なのか？
この記事では、この2つの疑問に答える。 インテルの公式データシートから抜粋したデータのみ (Rev G、2019年7月）と標準的な熱計算。
電気的・熱的パラメータの検証
| パラメータ | 値（データシートによる） |
|---|---|
| 降圧コンバータ連続電流 | 1.5 A |
| LDO 1と2の連続電流 | 各300 mA |
| θJA (エアフローなし、JESD51-7ボード) | 11.5 °C/W |
| 最大ジャンクション温度（TJ,max) | 125 °C |
| サーマルシャットダウンしきい値 | ≈ 155 °C |
例最大負荷の許容損失
動作条件
- Vイン = 5 V（共通USB-Cレール）
- バック：3.3 V @ 1.5 A
- LDO1: 2.5 V @ 300 mA
- LDO2：1.8 V @ 300 mA
ステップ1 - レールごとの電力損失
| レール | Pアウト | 効率または落下 | P損失 |
|---|---|---|---|
| バック | 3.3V × 1.5A = 4.95W | η = 92 % @ 1.5 A | 4.95 w / 0.92 - 4.95 ≒ 0.43 w |
| LDO1 | 2.5 V × 0.3 A = 0.75 W | ドロップ = 5 V - 2.5 V = 2.5 V | 2.5 V × 0.3 A = 0.75 W |
| LDO2 | 1.8 V × 0.3 A = 0.54 W | ドロップ = 5 V - 1.8 V = 3.2 V | 3.2V × 0.3A = 0.96W |
モジュール総損失
PD,合計 = 0.43 w + 0.75 w + 0.96 w ≈ w 2.14 W
ステップ2 - ジャンクション温度上昇
- 温度上昇：
ΔT = PD,合計 × θJA = 2.14 W × 11.5 °C/W ≈ °C/W 24.6 °C - 周囲温度25℃でのジャンクション温度：
TJ = 25 °C + 24.6 °C ≈ °C 49.6 °C - 最大許容周囲温度（TA,max)が125℃に達する前である：
TA,max = 125 °C - 24.6 °C ≈ °C 100.4 °C
実践的な熱設計ガイダンス
- PCBヒートシンク
- 4mm×7mmの露出したパッドを、1オンスのグランドプレーンにはんだ付けする。 ≥ 25 mm² 以上 銅を注ぐ。
- 追加 0.3mmビアの5×5アレイ をインナーグランド層に追加することで、さらに1～2℃/Wの改善が期待できる。
- 気流の影響
- 200 LFM気流がθを下げるJA を≈9℃/Wに拡張した。A,max から≈106 °Cまで。
- サーマルシャットダウンマージン
- 周囲温度85 °Cでも、TJ ≈ 85 °C + 24.6 °C = 109.6°C-それでも125 °C限界より15°C低い。
Note: データシートによると、効率曲線は室温で測定されている。マージンを維持するため、1-2 %を85 °Cでディレーティングする。
まとめ
- 電力損失： 3本のレールがデータシートの限界まで完全に負荷された場合、≈2.1Wを期待する。
- 冷却が必要： 露出したパッドが連続グランドプレーンに適切にはんだ付けされていれば、周囲温度85 °C以下では使用不可。密閉された筐体や高い周囲温度の場合は、200 LFM のエアフローを追加するか、銅の面積を広げてください。
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