MOS管SOA電流失效分析及預防-KIA MOS管

SOA電流失效分析及預防措施

SOA失效（電流失效），既超出MOSFET安全工作區引起失效，分為Id超出器件規格失效以及Id過(guò)大，損耗過(guò)高器件長(cháng)時(shí)間熱積累而導致的失效。

mos管失效模式分析-SOA失效（電流失效）

SOA失效是指電源在運行時(shí)異常的大電流和電壓同時(shí)疊加在MOSFET上面，造成瞬時(shí)局部發(fā)熱而導致的破壞模式。

或者是芯片與散熱器及封裝不能及時(shí)達到熱平衡導致熱積累，持續的發(fā)熱使溫度超過(guò)氧化層限制而導致的熱擊穿模式。關(guān)于SOA各個(gè)線(xiàn)的參數限定值可以參考下面圖片。

1：受限于最大額定電流及脈沖電流

2：受限于最大節溫下的RDSON。

3：受限于器件最大的耗散功率。

4：受限于最大單個(gè)脈沖電流。

5：擊穿電壓BVDSS限制區我們電源上的MOSFET，只要保證能器件處于上面限制區的范圍內，就能有效的規避由于MOSFET而導致的電源失效問(wèn)題的產(chǎn)生。

這個(gè)是一個(gè)非典型的SOA導致失效的一個(gè)解刨圖，由于去過(guò)鋁，可能看起來(lái)不那么直接，參考下。

SOA失效的預防措施

1：確保在最差條件下，MOSFET的所有功率限制條件均在SOA限制線(xiàn)以?xún)取?/span>

2：將OCP功能一定要做精確細致。在進(jìn)行OCP點(diǎn)設計時(shí)，一般可能會(huì )取1.1-1.5倍電流余量的工程師居多，然后就根據IC的保護電壓比如0.7V開(kāi)始調試RSENSE電阻。

有些有經(jīng)驗的人會(huì )將檢測延遲時(shí)間、CISS對OCP實(shí)際的影響考慮在內。但是此時(shí)有個(gè)更值得關(guān)注的參數，那就是MOSFET的Td（off）。它到底有什么影響呢，我們看下面FLYBACK電流波形圖。

從圖中可以看出，電流波形在快到電流尖峰時(shí)，有個(gè)下跌，這個(gè)下跌點(diǎn)后又有一段的上升時(shí)間，這段時(shí)間其本質(zhì)就是IC在檢測到過(guò)流信號執行關(guān)斷后，MOSFET本身也開(kāi)始執行關(guān)斷，但是由于器件本身的關(guān)斷延遲，因此電流會(huì )有個(gè)二次上升平臺，如果二次上升平臺過(guò)大，那么在變壓器余量設計不足時(shí)，就極有可能產(chǎn)生磁飽和的一個(gè)電流沖擊或者電流超器件規格的一個(gè)失效。

3：合理的熱設計余量，這個(gè)就不多說(shuō)了，各個(gè)企業(yè)都有自己的降額規范，嚴格執行就可以了，不行就加散熱器。

MOS管發(fā)熱分析

1.電路設計的問(wèn)題，就是讓MOS管工作在線(xiàn)性的工作狀態(tài)，而不是在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。這也是導致MOS管發(fā)熱的一個(gè)原因。

如果N-MOS做開(kāi)關(guān)，G級電壓要比電源高幾V，才能完全導通，P-MOS則相反。沒(méi)有完全打開(kāi)而壓降過(guò)大造成功率消耗，等效直流阻抗比較大，壓降增大，所以U*I也增大，損耗就意味著(zhù)發(fā)熱。這是設計電路的最忌諱的錯誤。

2.頻率太高，主要是有時(shí)過(guò)分追求體積，導致頻率提高，MOS管上的損耗增大了，所以發(fā)熱也加大了。

3.沒(méi)有做好足夠的散熱設計，電流太高，MOS管標稱(chēng)的電流值，一般需要良好的散熱才能達到。所以ID小于最大電流，也可能發(fā)熱嚴重，需要足夠的輔助散熱片。4.MOS管的選型有誤，對功率判斷有誤，MOS管內阻沒(méi)有充分考慮，導致開(kāi)關(guān)阻抗增大。

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