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说到SOA,大部分工程师对这个图表是既陌生又熟悉。大家常用这个曲线簇来评判MOSFET(电源)工作于一些极限工况下时是否满足要求还能不炸管,但是对于其中曲线各部分包含的意义可能又不是很熟悉,今天我就给大家详细讲述下SOA曲线簇各部分都是怎么形成的,希望对大家以后使用SOA曲线评估极限工况时有所帮助。
SOA曲线一般由四部分组成,分别是RDS_ON限制区、ID-pulse限制区、V(BR)DSS限制区和PD_max限制区。
1. RDS_ON限制区:
如下图红色所示为SOA曲线的RDS_ON限制区。
从图中我们找一个点,比如VDS=1V时,对应的ID=34A,从而可以计算出
这个值和规格书中Tj=25℃的RDS_ON是一致的。
2. ID-pulse限制区:
如下图红色所示为SOA曲线的ID-pulse限制区。这一部分对应的是MOSFET在不同pulse电流以及不同VDS电压下所能达到的最大电流值。从图中可以看到,当电流pulse宽度是1us时,在VDS小于130V以内都能工作在240A;当电流pulse宽度是10us时,在VDS小于45V以内都能工作在240A。
3. V(BR)DSS限制区:
如下图红色所示为SOA曲线的V(BR)DSS限制区,这条限值和器件规格书中的V(BR)DSS是一样的。
4. PD_max限制区:
如下图红色所示为SOA曲线的V(BR)DSS限制区,这一部分代表了器件所能承受的最大损耗,它和脉冲宽度息息相关。那么这些曲线是怎么得到呢?下面我们以Tpulse=1us这条曲线举例说明。
MOSFET在任何工况下都要保证结温不能超过规格书中的最大值,结温计算方法为:
其中Tj_max为最大结温,一般是150℃。Tc是MOSFET的壳温,一般规格书中会放25℃和80℃两张图。Rth_jc是瞬态热抗,这个概念我们在上一期已经讲过,错过的同学可以回看上一期内容哈。
SOA图中,可以看到D=0,也就是单脉冲,从而可以从热抗图的单脉冲曲线中读取到Tpulse=1us的热抗,然后根据上式可以计算得
根据上式我们就可以得到下图SOA曲线中红线所示的最大功耗曲线。
SOA曲线一般只有Ta=25℃和Ta=80℃两条曲线,掌握了这个计算方法,结合热抗图大家也可以自己计算出其他温度下的SOA曲线。
以上就是我们深入理解MOSFET规格书第四期,本期着重介绍了SOA曲线。下期我们将带来Vth以及结电容的解读,敬请期待。
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