在功率MOSFET的數(shù)據(jù)手冊中會有一個看似復(fù)雜的SOA(Safe Operation Area)圖片,這個安全工作區(qū)域圖告訴我們只有MOSFET工作在曲線內(nèi)才是安全可靠的。如下面的Nexperia的NMOS管PHB32N06LT的SOA圖:
經(jīng)過不同顏色區(qū)分后,可以明顯地看出實(shí)際上安全工作區(qū)域就是由MOSFET的一些限值圍繞出的曲線區(qū)域,而且這些限值是可以在數(shù)據(jù)手冊中的最大定格表中找到的,這里的限值分別為:導(dǎo)通電阻Rdson限值:元件固有屬性,Rdson=Vds/Id,故Rdson的曲線呈線性變化。最大單次脈沖電流IDM:屬于元件的極限值,為常量。此時MOSFET工作在恒流區(qū)域。最高漏極源極間耐壓值Vds:超過耐壓值使用,性能與質(zhì)量將不被保證。不同脈寬下的功耗限值:Pd=Vds*Id,為避免熱損壞,需要控制元件的功率損耗。
應(yīng)用實(shí)例:PHB32N06LT是否可以應(yīng)用在環(huán)境溫度為25℃,1ms單次脈寬,20A和30V的電路中呢?將使用的電壓和電流值放置到SOA圖中,會發(fā)現(xiàn)交叉點(diǎn)已經(jīng)落在了1ms線之外,所以PHB32N06LT是不能應(yīng)用在上述的應(yīng)用電路中的。
注意:如果實(shí)際評估時的周圍環(huán)境溫度和SOA給出的不符,那么就要注意降額的問題。MOSFET的結(jié)合點(diǎn)溫度Tj是固定的,一般為175℃,如果起始溫度越高,那么所能允許的功耗就越小。所以考慮溫升后要注意元件的降額使用。
總體來說,安全工作區(qū)域SOA只是給設(shè)計(jì)者一個快速評估的機(jī)會,在真正設(shè)計(jì)時,在確保不超過最大電流和耐壓值使用時,還是要通過計(jì)算來評估MOSFET的功耗及溫度來決定元件的使用。
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