热设计中的功耗计算与分析方法

功耗-热设计

热设计功耗“Thermal Design Power”是什么？

解释含义：TDP的英文全称是“Thermal Design Power”， 中文 翻译为“热设计功耗”，是反应一颗处理器热量释放的指标，它的含义是当处理器达到负荷最大的时候，释放出的热量，单位为瓦（W）。

功率与功耗

CPU的TDP功耗并不是CPU的真正功耗。

功耗（功率）是CPU的重要物理参数，根据电路的基本原理，功率（P）＝电流（A）×电压（V）。

所以，CPU的功耗（功率）等于流经处理器核心的电流值与该处理器上的核心电压值的乘积。

而TDP是指CPU电流热效应以及其他形式产生的热能，他们均以热的形式释放。

显然CPU的TDP小于CPU功耗。

CPU的功耗很大程度上是对主板提出的要求，要求主板能够提供相应的电压和电流；而TDP是对散热系统提出要求，要求散热系统能够把CPU发出的热量散掉，也就是说TDP功耗是要求CPU的散热系统必须能够驱散的最大总热量。

厂商说明

现在CPU厂商越来越重视CPU的功耗，因此人们希望TDP功耗越小越好，越小说明CPU发热量小，散热也越容易，对于笔记本来说，电池的使用时间也越长。

Intel和 AMD 对TDP功耗的含义并不完全相同。AMD的CPU集成了内存控制器，相当于把北桥的部分发热量移到CPU上了，因此两个公司的TDP值不是在同一个基础上，不能单纯从数字上比较。

另外，TDP值也不能完全反映CPU的实际发热量，因为现在的CPU都有节能 技术 ，实际发热量显然还要受节能技术的影响，节能技术越有效，实际发热量越小。

TDP功耗可以大致反映出CPU的发热情况，实际上，制约CPU发展的一个重要问题就是散热问题。

温度可以说是CPU的杀手，显然发热量低的CPU设计有望达到更高的工作频率，并且在整套计算机系统的设计、电池使用时间乃至环保方面都是大有裨益。

实际使用时

1. 针对于DCDC器件，其功耗的大小取决于负载的大小，我们根据输出电压和输出负载大小可以计算出输出功率，根据效率可以计算出输入功率，此时输入功率减去输出功率就是功耗。
2. LDO设备的功耗计算更简单，输入电压减去输出电压然后乘以负载电流，即就是芯片的功耗。而负载电流乘以输入电压是输入功率，输入功率等于功耗（用来发热）+输出功率。
3. 对于其他半导体器件而言，我们在进行热设计时需要的热功耗就是芯片需要的功率，即就是电压乘以电流。而在实际的设计中，或者根据实际我们取经验值，一般最大热功耗等于功率的0.8~0.85倍。

如，功率为5W，则功耗我们可以设置为最大4W多一点。

1. 除此之外，一些芯片厂商会在数据手册中直接给到功耗的大小，这是我们可以按照数据手册说明来取值。

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