Расчеты рассеиваемой мощности MOSFET - Diodes Inc.

10

Глядя на таблицы данных Diodes Inc., у меня возникают проблемы с выполнением расчетов предела рассеивания мощности для их MOSFETS.

Например, для DMG4496SSS http://www.diodes.com/_files/datasheets/ds32048.pdf

Они указывают на странице 1

  • I_D (max) = 8A @ V_GS = 4,5 В (при R_DS (вкл) = 0,029 Ом)

Но тогда таблица также дает на странице 2:

  • Рассеиваемая мощность P_D = 1,42 Вт
  • Температура спая T_J = 150 ° C
  • Тепловое сопротивление R_ \ theta = 88,49 К / Вт

И на странице 3:

  • R_DS (вкл.) @ V_GS = 4,5 В, I_DS = 8 А, примерно 0,024 Ом

Для меня это выглядит как один большой беспорядок:

  1. P = 0,029 Ом * (8A) ^ 2 = 1,86 Вт, что значительно больше, чем допустимая рассеиваемая мощность P_D = 1,42 Вт со страницы 2.
  2. даже при значении R_DS (вкл.) = 0,024 Ом на стр. 3, P = 1,54 с все еще превышает допустимое рассеивание мощности
  3. допустимые значения рассеиваемой мощности являются, по меньшей мере, самосогласованными: P_D = (T_J-T_A) / R_ \ theta = (150 ° C-25K) / 88,49 K / Вт = 1,41 Вт
  4. Однако графики R_DS (on) против V_GS и I_D против V_DS выглядят противоречивыми. Рассматривая случай V_GS = 3,5 В: на рис. 1 касательная в точке (V_DS = 0,5 В, I_D = 10A) составляет около 6 А / 0,5 В, что, по-видимому, означает R_DS (вкл) = 0,5 В / 6 А = 0,083 Ом. Глядя на рис. 3, однако, R_DS (включено) больше похоже на 0,048 Ом при 10А.

Как использовать таблицы Diodes Inc?

Итак, учитывая данные, как можно рассчитать I_DS (макс.), Предоставив немного V_GS и немного V_DS? Например, V_GS = 6 В и V_DS = 12 В.

power mosfet temperature datasheet ARF
источник
2
Получите +1 от меня, исключительно для чтения таблицы данных в этой детали.
PlasmaHH
Хорошая связанная статья: mcmanis.com/chuck/robotics/projects/esc2/FET-power.html
Джиппи
1
@jippie Спасибо за справку, к сожалению, это объясняет, почему номинальная мощность МОП-транзистора является НИЖЕ, чем это предлагается цифрами P_D и R_DS (on). В таблице данных, на которую я ссылался, номинальная мощность выше, чем предложено P_D и R_DS (on) ... - Первое полностью логично, последнее не должно быть физически возможным!
ARF
1. I_Dmax обычно задается при V_GS = 10 В или, возможно, 5 В для логического уровня MOSFET. 2. I_Dmax не ограничивается рассеянием мощности, как вы думаете - представьте 100 нс импульсов с рабочим циклом 1%. В таком случае можно было бы пропустить 30 В / 0,024 Ом = намного больше, чем 8 А, даже не превысив предел рассеивания мощности, но все же разрушив устройство. Спецификации на первой странице часто являются типичными, а не гарантированными значениями, поэтому я бы не стал воспринимать их слишком серьезно, если бы они немного противоречили в другом месте. Это немного помогает?
Александр Р.
Я также должен сказать, что тепловое сопротивление не является статической величиной, а зависит от времени, потому что MOSFET имеет определенную теплоемкость и скорость диффузии. Редкие, мощные импульсы тока будут нагревать его в основном только в пределах их среднеквадратичного значения, а не мгновенно до накаливания. Смотрите также (35352) .
Александр Р.

Ответы:

6

Да, именно так работают таблицы данных MOSFET. Максимальный текущий рейтинг действительно означает «Это максимальный ток, который вы когда-либо сможете получить через эту вещь, если бы вы как-то не нарушали другие спецификации в процессе, хотя мы не знаем, как это сделать. Мы помещаем это здесь, потому что мы Я думаю, что это круто, и, может быть, кто-то настолько глуп, чтобы купить грузовик с ним, прежде чем понять, что они не могут на самом деле управлять этой деталью при любых условиях реального мира » .

В основном каждое из ограничений устройства указывается отдельно. Вы должны посмотреть на то, что вы делаете, и тщательно проверить каждый из них. Реальным пределом тока обычно является температура матрицы. Чтобы проверить это, посмотрите на максимальное значение Rdson для вашего уровня привода затвора, вычислите рассеяние, обусловленное вашим током, умножьте его на коэффициент сопротивления окружающей среды, добавьте его к своей температуре окружающей среды и сравните результат с максимальной рабочей температурой матрицы. , Когда вы вычисляете все это в обратном направлении, чтобы найти максимальный ток, который устройство может выдержать до перегрева, вы обычно обнаружите, что он значительно ниже абсолютного максимального значения тока.

Олин Латроп
источник