通常我们使用LDO稳压器IC（以下简称LDO），可以简单地实现DC-DC转换。作为电压调节工具，LDO在输入输出电压差小的时候效率非常好，但是在电压差大的时候，由于其工作特性，会导致较高的功率损耗并发热严重。
因此，适当的热设计对于确保产品长期可靠性工作至关重要。如果忽视热设计，可能会因过热而导致性能下降，最坏的情况下会使设备故障。一旦出现问题，就要重新选择元器件、修改电路板、重新设计散热等，对日程和成本产生巨大影响。
罗姆提供了一些关于热设计的应用说明，以提高产品的可靠性并减少设计阶段的返工。此白皮书只介绍其中的一部分。
图1展示了在开发过程中，罗姆为用户提供的工具和支持。
此应用手册是用户在开发过程中各阶段所需技术信息的汇总文档，提供了从基础到实践的全方位支持。
本文将通过6大步骤，介绍如何完善LDO热设计。
步骤1：了解LDO工作原理
步骤2：估算结温
步骤3：考虑降低温度的各种措施
步骤4：利用热仿真
步骤5：进行最佳的电路板设计
步骤6：准确地进行热测量
由于热设计会涉及到LDO的功率损耗，因此有必要了解LDO的工作原理。首先请根据《
线性稳压器的基础
》（图2）来确认线性稳压器的效率。根据该应用手册的公式3，效率可由 𝜂 = 𝑉
𝑂𝑈𝑇
/
𝑉
𝐼𝑁
×100[%] 计算得出，输入输出间的电压差越大，效率越低。换句话说，输入输出间的电压差越大，功率损耗和发热就越大。记住这一点进行下一步。
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制作电路板前，由于实际温度无法测量，所以要通过理论来估算温度。结温是根据LDO的功率损耗、封装热阻、PCB热阻和环境温度等参数估算出来的、这一步骤请参考《
线性稳压器的热计算
》（图3）。
在进行估算时，必须要知道每个参数。结温的绝对最大额定值因设备不同而不同，但规格书中一定会记载相关信息。例如，典型LDO的最高结温为150°C（图4）。
封装的热阻也是规格书中必须列出的信息之一（图5）。
当负载电流随时间变化时，需要使用瞬态热阻抗来求得结温。在《
使用瞬态热阻抗计算结温的方法
》中，如（图6），总结了根据瞬态热阻抗计算结温的方法。
在LDO的输出有大容量电容器的情况下、启动时会给输出电容充电，产生一个大的冲击电流。结温不能因这个过电流而超过额定值。确认方法总结在《
根据冲击电流计算结温
》（图7）。
到目前为止的估算中，当结温超过最大额定值时，需要考虑各种各样的条件，一般详情总结如下。
・选择热阻较低的封装，例如更大的封装尺寸、焊盘外露或带有散热FIN的封装。
・增加PCB的铜箔厚度。
・扩大PCB的铜箔面积。
・增加PCB层数。
・优化散热孔的配置。
・通过串联二极管或电阻器分散发热源。
・对LDO进行级联连接，分散发热源。
・把电源系统分成多个，分散发热源。
・降低输入电压减小LDO的压差以提高效率。
・提高输出电压减小LDO的压差以提高效率。
・考虑使用开关稳压器。
在热设计中，和电气设计一样，仿真也是一种有效的手段。尤其是联合仿真，即同时对电气和热学两方面进行仿真，有助于分析电子元件和电路的热学行为，优化设计并提高可靠性。
ROHM Solution Simulator可进行在线实时仿真并即时查看结果。图9是
线性稳压器IC仿真示例
，在输入电压，PCB类型和环境温度等不同条件下对结温进行估算。另外，每个仿真电路都配有User’s Guide。
图9. 线性稳压器IC仿真示例 和 User's Guide
此外，在热设计中的仿真当中，使用三维热流体的仿真。在多个热源相邻，或使用强制风冷、水冷的情况下，虽然可以进行复杂的计算，但为了追求精度，需要包含内部结构、热物理性质等信息的详细模型。由于缺乏详细模型的统一标准，仿真工具之间无法兼容，不同公司的模型质量也参差不齐。虽然精度比详细模型低，但罗姆在Web上公开了双热阻模型。双热阻模型在仿真工具之间具有兼容性，所需分析时间也较少，所以适用于在设计初期大致决定电路板尺寸和元器件位置，以及不同封装之间的相对差异。在《
热仿真用 双热阻模型
》（图10）中是关于双热阻模型的说明、在《
双热阻模型的使用方法
》（图11）中说明了如何下载双热阻模型以及如何使用热仿真。根据不同的用途，可以有效的使用不同的仿真方法。但是，最终还是需要实测来进行判断。
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近几年的技术趋势是产品小型化和重视设计为导向，要求在有限的体积内放置多个元器件。在电路板设计中，考虑电气特性、EMC（电磁兼容性）和散热特性是非常重要的，这些特性的良好平衡可以实现高可靠性的电路板设计。因为产品不同，优先度也不同，所以没有绝对的答案、在《
PCB Layout 热设计指导
》（图12）中描述了在PCB（印刷电路板）设计时降低热阻抗的关键点，以及当多个热源相邻时的影响。
另外，根据不同的产品，还准备了其他封装的热阻数据，如《
TO252封装热阻抗信息
》（图13）所示，请灵活使用。在步骤2中提到的瞬态热电阻的数据也包含在其中。
贴片功率IC的封装背面有散热焊盘，可以提高散热效率。散热焊盘通过回流焊连接到PCB板的铜箔表面，但如果此处使用的焊盘网板尺寸设计不当，就会出现安装问题。《
元器件引脚焊盘网板的设计方针与示例
》（图14）提供了网板的设计指南。
