Witam w kolejnej części cyklu artykułów, poświęconych analizie kart katalogowych tranzystorów MOSFET. W https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3053334.html poprzedniej części cyklu skupiliśmy się na krzywych SOA, w tym odcinku omówimy parametry prądowe tranzystorów i to na ile są one nierzeczywiste. Nie są one rzeczywiste, gdyż nie są mierzone jak inne parametry, takie jak np. RDS(ON) czy ładunek bramki, ale są wyznaczane na podstawie innych parametrów - na co najmniej kilka sposobów.
Na przykład limit prądu obudowy tranzystora FET dla większości elementów wyznaczany jest niezależnie od temperatury otoczenia i jest funkcją parametrów opisujących przepływ energii cieplnej od struktury krzemowej do plastikowej obudowy elementu. Przekraczanie tych wartości nie spowoduje natychmiastowego uszkodzenia tranzystora, ale przełoży się na skrócenie czasu jego sprawnego działania. Uszkodzenia związane z przekraczaniem tej wartości związane są z uszkadzaniem połączeń wewnętrznych, degradacją termiczną obudowy czy naprężeniami struktury związanymi z elektromigracją.
Dalej, jest coś co nazwać można "limitem krzemowym", który specyfikuje maksymalny prąd w obudowie w temperaturze otoczenia równej 25°C. Opis ten zakłada istnienie idealnego radiatora, gdyż jedynym co ogranicza przepływ ciepłą od struktury krzemowej jest impedancja termiczna obudowy. Wzory do obliczenia pokazane są poniżej. Innymi słowy zakłada się że RθCase-to-Ambient równa się zero. Nie jest to zbyt praktyczne podejście w realnej aplikacji, ale pozwala to na porównywanie układów w sposób, który uwzględnia RDS(ON) i impedancję termiczną układu.
Jako przykład tych parametrów, na rys 1a i 1b umieszczono dwie tabelki z danymi dotyczącymi dwóch przykładowych tranzystorów MOSFET. Oba układy mają pierwszy limit prądu równy 200 A, ale z uwagi na niższy RDS(ON) drugiego z tranzystorów, ma on wyższy "limit krzemowy", co oznacza, że przy tym samym prądzie będzie on generował mniej ciepła niż pierwszy FET. Oczywiście żaden z zaprezentowanych układów nie jest rekomendowany do dłuższej pracy z prądem powyżej 200 A, mimo że limit krzemowy drugiego oszacowano na 349 A. W świecie FETów dłuższa praca oznacza impulsy dłuższe niż 100 ms - każdy impuls dłuższy niż ten czas można uznawać już za prąd stały.
Niektóre karty katalogowe dla układów w obudowach QFN mają zawarty trzeci limit prądowy. Wyznaczamy jest on podobnie jak limit krzemowy, ale zakładający RθJA na poziomie około 40˚C/W dla obudowy SON5x6. Obudowa QFN jest w stanie przenieść około 3 W mocy. Taki sposób obliczania daje troszkę praktyczniejszy limit dla prądu stałego dla tranzystorów w obudowach QFN nie wyposażonych w żadne radiatory czy inne systemy chłodzenia.
W kolejnej części skupimy się na ograniczeniach prądowych dla MOSFETów, ale dla impulsów prądu. Zaprezentowane zostanie połączenie tych ograniczeń z innymi parametrami i z krzywą SOA układu.
Źródło:
https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archiv...=pwr-dcs-mosfet-newsmyti-pwrhouse-20150525-en
Na przykład limit prądu obudowy tranzystora FET dla większości elementów wyznaczany jest niezależnie od temperatury otoczenia i jest funkcją parametrów opisujących przepływ energii cieplnej od struktury krzemowej do plastikowej obudowy elementu. Przekraczanie tych wartości nie spowoduje natychmiastowego uszkodzenia tranzystora, ale przełoży się na skrócenie czasu jego sprawnego działania. Uszkodzenia związane z przekraczaniem tej wartości związane są z uszkadzaniem połączeń wewnętrznych, degradacją termiczną obudowy czy naprężeniami struktury związanymi z elektromigracją.
Dalej, jest coś co nazwać można "limitem krzemowym", który specyfikuje maksymalny prąd w obudowie w temperaturze otoczenia równej 25°C. Opis ten zakłada istnienie idealnego radiatora, gdyż jedynym co ogranicza przepływ ciepłą od struktury krzemowej jest impedancja termiczna obudowy. Wzory do obliczenia pokazane są poniżej. Innymi słowy zakłada się że RθCase-to-Ambient równa się zero. Nie jest to zbyt praktyczne podejście w realnej aplikacji, ale pozwala to na porównywanie układów w sposób, który uwzględnia RDS(ON) i impedancję termiczną układu.
Jako przykład tych parametrów, na rys 1a i 1b umieszczono dwie tabelki z danymi dotyczącymi dwóch przykładowych tranzystorów MOSFET. Oba układy mają pierwszy limit prądu równy 200 A, ale z uwagi na niższy RDS(ON) drugiego z tranzystorów, ma on wyższy "limit krzemowy", co oznacza, że przy tym samym prądzie będzie on generował mniej ciepła niż pierwszy FET. Oczywiście żaden z zaprezentowanych układów nie jest rekomendowany do dłuższej pracy z prądem powyżej 200 A, mimo że limit krzemowy drugiego oszacowano na 349 A. W świecie FETów dłuższa praca oznacza impulsy dłuższe niż 100 ms - każdy impuls dłuższy niż ten czas można uznawać już za prąd stały.
Niektóre karty katalogowe dla układów w obudowach QFN mają zawarty trzeci limit prądowy. Wyznaczamy jest on podobnie jak limit krzemowy, ale zakładający RθJA na poziomie około 40˚C/W dla obudowy SON5x6. Obudowa QFN jest w stanie przenieść około 3 W mocy. Taki sposób obliczania daje troszkę praktyczniejszy limit dla prądu stałego dla tranzystorów w obudowach QFN nie wyposażonych w żadne radiatory czy inne systemy chłodzenia.
W kolejnej części skupimy się na ograniczeniach prądowych dla MOSFETów, ale dla impulsów prądu. Zaprezentowane zostanie połączenie tych ograniczeń z innymi parametrami i z krzywą SOA układu.
Źródło:
https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archiv...=pwr-dcs-mosfet-newsmyti-pwrhouse-20150525-en
Fajne? Ranking DIY