[網友信箱]-datasheet 上消失的功耗

某位網友提出了一個疑問:

這說起來是一個很實際的問題，可以說是系統模擬必卡的一關了，從這裡開始我們必須第一次面對所謂的學用落差，課本上的題目都幫忙把參數列好，你看多貼心，而實際上這卻可能是花最多時間的一關

這個題目我們可以分成兩個層面來看他:

1. 所謂的功耗是理想模型
2. Datasheet 的用途

所謂的功耗是理想模型

對我們機械人來說 (別的人不好說，至少我自己一開始是這樣)，只要是打在板子上，看起來有封裝的我都叫他IC，誰知道有什麼不同? 然後我要做模擬，少囉嗦快給我功耗。然後就沒有然後了。
所謂的科目其實是一段一段的模型，對熱傳模型就是用功耗，溫度，材料參數等等東西架起來的東西。
BUT! 我們這個功耗怎麼來? 是來自於上游的電子電路模型，但是人家模型裡的功耗是一個動態變動值。
雖然電路學模型有P=IV這麼件事，但是它的I是一個最簡單也是有duty cycle的方波，和一直線相差甚遠。

就我自己的經驗，晶片至少我們可以分成末端應用IC和中間的Power Stage IC
末端應用像是PCH, CPU, GPU, LAN chip之類的，通常會以TDP作為規格，例如同一顆CPU就會分成7,8種規格對應到不同的performance，從高階到低階，當然，瓦數越高效能越好。這種類型的就單純，一定找得到。

如果是Power Stage IC就比較麻煩了，因為電流只是經過他，人家根本不知道你要拿來幹嘛，它就是配合後面電感電容當變壓器降壓。當然它一定會因為內阻而發熱，取而代之的是，可以找到一條曲線來做功耗的計算。

上圖就是一個範例，他會標明測試條件，以及電流與功耗曲線，再來就是需要取得經過IC的電流大小來推算功耗，當然之後又會遇到另一個問題是，大電流狀況下Power Stage可能有7個，然後EE跟你說實際上負載不平均，但你不要管他。

Datasheet 的用途

基本上這東西還是主要給EE使用的，大部分還是有關於電氣特性，所以其他熱特性都是很草草的帶過，至於他有沒有功耗資料，有時候是有的，但是沒列在上面。如果是功耗很小可能2W以內的那種，用被動散熱就夠的常常它乾脆就不標了，因為說實在的測功耗也蠻花時間的，作TTV(Thermal test vehicle)又是另一段故事。或是像CPLD或是DRAM這種它功耗可大可小，它可能另外有一個小工具，試算表，或是另一份文件讓你可以稍微估一下，一顆晶片的資料常常都是好多份，datasheet只是其中的一份。

再來是大功耗的像是PCH或是CPU，這種一定會搭配散熱方案的。除了會標以外，大間的還會有thermal model給我們做模擬用，但是以上這些資料呢，就要你是它的客戶才拿的到了。做系統模擬的時候一般還是抓大放小，如果小的也很想抓功耗，那你只能用內阻和duty cycle下去算了。
大的一般都會標，但要有參考性還是得要用廠商提供的 thermal model，用datasheet的參數抓2R模型之類的方法只能做很粗淺的概算，不能要求準度，但有時候我們也沒什麼選擇就是了。