熱插拔MOSFET瞬態(tài)溫升估算解析-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2021-09-03
本文分享估算熱插拔MOSFET溫升的簡單方法。熱插拔電路用于將電容輸入設(shè)備插入通電的電壓總線時(shí)限制浪涌電流。
這樣做的目的是防止總線電壓下降以及連接設(shè)備運(yùn)行中斷。通過使用一個(gè)串聯(lián)組件逐漸延長新連接電容負(fù)載的充電時(shí)間，熱插拔器件可以完成這項(xiàng)工作。結(jié)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(shù)熱插拔設(shè)備的制造廠商都建議查閱安全工作區(qū)域 (SOA) 曲線，以便設(shè)備免受過應(yīng)力損害。
圖 1 所示 SOA 曲線顯示了可接受能量區(qū)域和設(shè)備功耗，其一般為一個(gè)非常保守的估計(jì)。MOSFET的主要憂慮是其結(jié)溫不應(yīng)超出最大額定值。
該曲線以圖形的形式表明，由于設(shè)備散熱電容的存在它可以處理短暫的高功耗。這樣可以幫助開發(fā)一個(gè)精確的散熱模型，以進(jìn)行更加保守、現(xiàn)實(shí)的估算。
圖 1 MOSFET SOA 曲線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(jù)能量 (Q)、質(zhì)量 (m) 和比熱 (c) 計(jì)算得到，即：
表 1 列出了一些常見材料及其比熱和密度，其或許有助于建模熱插拔器件內(nèi)部的散熱電容。
表 1 常見材料的物理屬性
只需通過估算建模的各種系統(tǒng)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(jié)構(gòu)。
該模型以左上角一個(gè)電流源作為開始，其為系統(tǒng)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框和封裝灌封材料。流經(jīng)引線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(jù)制造廠商提供的 SOA 曲線圖進(jìn)行一些保守計(jì)算。
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