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            EEPW首頁(yè) > 模擬技術(shù) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 選擇高壓場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)現(xiàn)節(jié)能

            選擇高壓場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)現(xiàn)節(jié)能

            作者: 時(shí)間:2010-05-31 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
            對(duì)于任何半導(dǎo)體器件來說,結(jié)溫度(Ti)都是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。一旦超過了器件的Ti(max),器件將會(huì)失效。較高的結(jié)溫度下,導(dǎo)通電阻較高,體二極管的反向恢復(fù)時(shí)間較差,從而導(dǎo)致較高的功率損耗,因此保持低的Ti有助于系統(tǒng)更高效的運(yùn)行。理解這一現(xiàn)象的影響因素并能夠計(jì)算結(jié)溫度是很有幫助的。結(jié)溫度可由式(1)計(jì)算:
            Tj=Ta+Pd?RΦJA (1)

            本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/188015.htm


            其中包括三個(gè)因素:周圍環(huán)境溫度Ta,功率耗散Pd與結(jié)至環(huán)境(junction-to-ambient)熱阻。Pd包括器件的導(dǎo)通損耗與切換損耗。這可由式2計(jì)算:
            Pd=D.RDS(on).ID2+fsw.(Eon+Eoff) (2)


            第一項(xiàng)明確表示了導(dǎo)通損耗,其中D是占空比,ID是漏極電流,RDS(on)是漏極至源級(jí)電阻,它也是電流與溫度的函數(shù)。應(yīng)該查閱數(shù)據(jù)手冊(cè)得到本應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境下的結(jié)溫度與漏極電流條件的具體值。


            通常難以得到D、ID與RDS(on)的具體數(shù)值,所以工程師們傾向于選擇合理值的上界值。也許有人認(rèn)為只需要考慮一個(gè)參數(shù)RDS(on),但是為了得到更低的RDS(on),通常需要更大的片基,這會(huì)影響切換損耗和體二極管的恢復(fù)。

            切換損耗
            功率損耗公式的第二部分與切換損耗有關(guān)。這種表示形式更常見于絕緣柵門極晶體管(IGBT),但fsw.(Eon+Eoff)更好地描述了功率損耗。在不同電流下,可能沒有導(dǎo)通損耗或?qū)〒p耗非常低。


            這些損耗受到切換速度與恢復(fù)二極管的影響。在平面型MOSFET器件中,通過提高壽命時(shí)間控制體二極管的性能比在電荷平衡型器件中更為容易。因此,如果你的應(yīng)用需要MOSFET中的體二極管導(dǎo)通,例如,電機(jī)驅(qū)動(dòng)的不間斷電源(UPS)或一些鎮(zhèn)流器應(yīng)用,改進(jìn)的體二極管特性能比最低的導(dǎo)通電阻更有作用。


            用這些損失乘以切換頻率(fsw)。關(guān)鍵是設(shè)計(jì)合適的柵極驅(qū)動(dòng)電流,而輸入電容是該設(shè)計(jì)中的重要因素。


            熱阻
            計(jì)算最大結(jié)溫度的另一關(guān)鍵是結(jié)至環(huán)境熱阻RΦJA,它由式(3)計(jì)算。
            RΦJA=RΦJC+RΦCS+RΦSA (3)


            RΦJC是結(jié)至管殼(junction-to-case)的熱阻,與片基尺寸有關(guān)。RΦCS是管殼至匯點(diǎn)(case-to-sink)熱阻,與熱界面及電隔離有關(guān),是用戶參數(shù)。RΦSA匯點(diǎn)至環(huán)境熱阻,為基本的散熱與空氣流動(dòng)。




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