手機PA與PCB板的熱設計理論分析及應用

kinpoagilent

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annddy19

怎么下载不了啊？

criterion

不错的资料   小弟再补充几点好了

由下图可知，灵敏度会受温度影响，



因此Placement时，若是双面摆件，耗电流高的IC，其位置不要重迭，
尤其是PA跟PMIC，这样会导致热散不掉，PCB温度升高，则接收机整体Noise Floor会上涨，
其灵敏度会变差。



虽然相较于WCDMA这种PAR较大的调变机制，GSM的耗电流不大，
但操作时间一久，仍会使PCB温度上升。
另外虽然GSM是TDD机制，亦即接收讯号时，其PA是没有在工作的，
但PA造成的热噪声，不会因PA没有在工作就立即消散，因此仍需注意。


至于WCDMA跟LTE  这种PAR较大的调变机制，耗电流更大，当然要更注意热的问题，
因为高温不只会因为热噪声   导致灵敏度变差  
同时也会使PA的Gain下降   导致输出功率下降  如下图 :



以高通平台为例   在做WCDMA的校正时  会补偿温度响应   
亦即尽量使高温的输出功率  跟常温一样  
然而由于校正时是处于室温，
所以补偿温度响应时，是用内插法推算出来的，非实际在高低温下的量测值，
较无法贴近手机的实际特性，因此补偿效果较没那么显着，
因此多半需额外透过调校下述NV Items，来调整输出功率 :



不过   由于PA在高温时的Gain会下降   
亦即做了温度补偿后  
其收发器在高温下须打出更大的DAC值  才能使输出功率跟常温一样  
换句话说  
做了温度补偿后   其高温的耗电流更大  
假如PA或收发器的电源走线太长或太细   那么IR Drop会更严重  
则发射性能可能会劣化   因此Layout时要考虑这点


而PA的GND Pad，其GND Via要尽可能多打，以加强散热。



虽然TCXO有温度补偿机制，其震荡频率较不易受温度影响，
但在Placement时，仍需远离PA，避免震荡频率受PA的高温影响。
由下图可知，发射功率为29 dBm的PA，其温度最高处有90度，



倘若TCXO离PA过近，即便有温度补偿机制，但其震荡频率仍可能会受高温影响，而有所偏移，
亦即会有频率误差，这使得量测通道并未座落在主频最大能量处，导致CNR下降，其灵敏度自然变差，如下图:



另外也可利用石墨导片，将PA所产生的热均匀散开，使其不会集中在某个点，如下图 :



而下图可看出，采用石墨导片后，其热便均匀散开，最高温处从90度降到了64度。



因此，除了利用Placement来避免TCXO受PA高温影响，
亦可利用石墨导片。当然，若将石墨导片贴在TCXO上，亦可避免其震荡频率受PA高温影响，
然而PA高温会影响的，不只是TCXO的震荡频率，也包含FBAR Filter的频率响应。
由下图可知，相较于SAW Filter，FBAR Filter对于带外噪声的抑制能力更好，








然而WCDMA为FDD机制，其发射端与接收端会同时运作，
因此需要在PA输出端添加Duplexer，加强发射端与接收端之间的隔离度，将Tx Leakage的危害降到最低，



但若PA离FBAR型式的Duplexer太近，会导致其Duplexer的频率响应曲线，
因PA高温而有所偏移，导致其输出功率会大幅衰减，如下图 :



当然，接收讯号也会因Duplexer的频率响应曲线受PA高温而偏移，
导致CNR大幅下降，其灵敏度自然跟着变差。
因此为避免PA高温影响TCXO的震荡频率，以及FBAR的频率响应，应将石墨导片贴于PA才是


虽然除了PA，PMIC也是高耗电的IC，
原则上在Placement时，TCXO也需尽可能远离，
但由于XO的相关讯号与电路，会内建于PMIC中，这意味着XO无法离PMIC太远。



但因为PMIC也是容易温度升高的组件，若距离过近会使得XO的振荡频率受高温影响，而有所偏移。
但若距离过远，则会使XTAL_IN/OUT的长度过长，导致负载电容值过大，同样也会影响震荡频率。
因此一般而言，其距离大约保持在5 到 10mm。
另外，XTAL_IN/OUT的线宽，不要超过3 mil，因为线宽细一点，可以提高热阻，进而避免振荡频率受PMIC的高温影响。



其他详细原理   可参照



在此就不赘述

lupujin

太精彩了[em01]

tangxu19900915

非常棒的解释

blfklfn

呵呵呵呵