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看懂MOSFET產(chǎn)品說明書,第4部分 —— 脈沖電流額定值

發(fā)布時間:2020-04-03 責任編輯:wenwei

【導讀】歡迎場效應晶體管(FET)的愛好者們再度光臨,閱讀“了解MOSFET產(chǎn)品說明書”博客系列的第四部分!今天,筆者將談論脈沖電流額定值、它們的計算方法以及在FET產(chǎn)品說明書的安全工作區(qū)圖中是如何描繪它們的。
 
產(chǎn)品說明書首頁上出現(xiàn)的脈沖電流額定值(IDM)與連續(xù)電流額定值很相似,因為它是一個理論上的計算值。然而,與連續(xù)電流額定值不同的是,IDM只是作為熱約束條件(從正在標準化的RθJC到給定的脈沖持續(xù)時間以及“絕對最大額定值”表的腳注中明確規(guī)定的占空比)的函數(shù)被計算出來的。
 
以最近發(fā)布的CSD17579Q5A 30V N通道MOSFET為例。該部件的產(chǎn)品說明書規(guī)定了105A的最大脈沖電流額定值,基本條件是脈沖持續(xù)時間小于或等于100μs,占空比小于或等于1%。為確定用于計算IDM的瞬態(tài)熱阻抗,我們將參閱下面圖1所示的標準化熱阻抗曲線。如果我們在脈沖持續(xù)時間為100μs時看1%的占空比(棕色)線,得到的標準化因數(shù)為0.12,我們將用它來計算最大功率,并由此計算出該器件在這樣的脈沖持續(xù)時間和占空比條件下可處理的電流。計算這個值要用0.12乘以最大直流(DC)RθJC(4.3?C/W),得出的瞬態(tài)ZθJC為0.52?C/W。
 
看懂MOSFET產(chǎn)品說明書,第4部分 —— 脈沖電流額定值
圖1:CSD17579Q5A標準化瞬態(tài)熱阻抗曲線
 
使用這個熱阻抗值并計算最大電流(就像我們計算其對應的連續(xù)電流那樣),我們將計算出的熱限制電流為119A。但是請稍等!產(chǎn)品說明書規(guī)定的是105A!那怎么辦呢?如果您瞧瞧圖2在下面所展示的該器件的安全工作區(qū)(SOA),可以看出100μs的線在達到119A前實際上碰到了RDS(ON)的極限值。這個交點出現(xiàn)在105A處。所以,在這樣的情況下,我們將追溯性地減小絕對最大脈沖電流,因為該器件的RDS(ON)的物理極限值將限制該器件,使其不能達到熱極限值。
 
看懂MOSFET產(chǎn)品說明書,第4部分 —— 脈沖電流額定值
圖2:CSD17579Q5A安全工作區(qū)
 
我們?yōu)槌霈F(xiàn)在SOA的每個較大脈沖計算出電流極限值(前提條件是它們不會先碰到RDS(ON)的極限值),這個值就是那些曲線的上限。
 
因為絕對最大電流完全是理論上的,所以在發(fā)布該部件之前,我們將嘗試獲得一些硬數(shù)據(jù)來進一步使自己確信:該部件有能力處理這么大的功率。遺憾的是,我們最好的電路板和測試儀也只能使器件的最大脈沖電流達到400A,這就是那個值能一直為我們發(fā)布的所有器件充當人為設置的上限的原因。一些供應商規(guī)定了類似的上限,然而其它供應商并不以這樣一種方式限制自己。雖然您永遠不會看到TI給FET定超過400A的IDM,(無論是在首頁還是在SOA),但下面的表1卻向您展示了在這個CSD17570Q5B(一種具有極低RDS(ON)(最大值僅為0.69mΩ)和熱阻抗(0.8?C/W)的部件)的例子中,理論上的脈沖電流額定值可以高得多么離譜。這用實例說明了如果不同的供應商不認真對待功能參數(shù)(如脈沖持續(xù)時間)并忽略測試該器件時的實際極限值,它們?nèi)绾文茉诳涫玖溯^高的額定值后不被發(fā)覺。
 
看懂MOSFET產(chǎn)品說明書,第4部分 —— 脈沖電流額定值
表1:計算的CSD17570Q5B脈沖電流
 
 
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