熱插拔MOSFET瞬態(tài)溫升估算解析-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2021-09-03
本文分享估算熱插拔MOSFET溫升的簡(jiǎn)單方法。熱插拔電路用于將電容輸入設備插入通電的電壓總線(xiàn)時(shí)限制浪涌電流。
這樣做的目的是防止總線(xiàn)電壓下降以及連接設備運行中斷。通過(guò)使用一個(gè)串聯(lián)組件逐漸延長(cháng)新連接電容負載的充電時(shí)間，熱插拔器件可以完成這項工作。結果，該串聯(lián)組件具有巨大的損耗，并在充電事件發(fā)生期間產(chǎn)生溫升。
大多數熱插拔設備的制造廠(chǎng)商都建議查閱安全工作區域 (SOA) 曲線(xiàn)，以便設備免受過(guò)應力損害。
圖 1 所示 SOA 曲線(xiàn)顯示了可接受能量區域和設備功耗，其一般為一個(gè)非常保守的估計。MOSFET的主要憂(yōu)慮是其結溫不應超出最大額定值。
該曲線(xiàn)以圖形的形式表明，由于設備散熱電容的存在它可以處理短暫的高功耗。這樣可以幫助開(kāi)發(fā)一個(gè)精確的散熱模型，以進(jìn)行更加保守、現實(shí)的估算。
圖 1 MOSFET SOA 曲線(xiàn)表明了允許能耗的起始點(diǎn)
我們將增加散熱與電容之間的模擬電路。如果將熱量加到大量的材料之中，其溫升可以根據能量 (Q)、質(zhì)量 (m) 和比熱 (c) 計算得到，即：
表 1 列出了一些常見(jiàn)材料及其比熱和密度，其或許有助于建模熱插拔器件內部的散熱電容。
表 1 常見(jiàn)材料的物理屬性
只需通過(guò)估算建模的各種系統組件的物理尺寸，便可得到散熱電容。散熱能力等于組件體積、密度和比熱的乘積。這樣便可以使用圖 2 所示的模型結構。
該模型以左上角一個(gè)電流源作為開(kāi)始，其為系統增加熱量的模擬。電流流入裸片的熱容及其熱阻。
熱量從裸片流入引線(xiàn)框和封裝灌封材料。流經(jīng)引線(xiàn)框的熱量再流入封裝和散熱片之間的接觸面。熱量從散熱片流入熱環(huán)境中。遍及整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的電壓代表高于環(huán)境的溫升。
圖 2 將散熱電容加到 DC 電氣模擬
熱阻和熱容的粗略估算顯示在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )中。該模型可以進(jìn)行環(huán)境和 DC 模擬，可幫助根據制造廠(chǎng)商提供的 SOA 曲線(xiàn)圖進(jìn)行一些保守計算。
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