在电子电路规划中,散热规划是非常重要的一项目标。但在许多规划环境下,空间的狭小程度约束了散热功能规划与发挥。在大功率电源MOSFET傍边这种状况特别显着。为了尽量操控热量的发生,就必须对功率电源中MOSFET的功率耗散进行精细的核算,本文就将针对功率耗散的问题进行解说,对确认工作温度进程傍边的第一步功率耗散进行介绍。
核算功率耗散
以CPU内核20A的电源规划为例,要确认一个MOSFET场效应管是否适于某一特定运用,需求对其功率耗散进行核算。
耗散首要包含阻抗耗散和开关耗散:PDDEVICETOTAL=PDRESISTIVE+PDSWITCHING
因为MOSFET的功率耗散很大程度上取决于其导通电阻(RDS(ON)),核算RDS(ON)看似是一个很好的着手之处。但MOSFET的导通电阻取决于结温TJ。返过来,TJ又取决于MOSFET中的功率放大器耗散和MOSFET的热阻。这样,很难确认空间从何处着手。因为在功率耗散核算中的几个条件相互依赖,确认其数值时需求迭代进程(图1)。
这一进程从首要假定各MOSFET的结温开端,相同的进程关于每个MOSFET独自进行。MOSFET的功率耗散和答应的环境温度都要核算。
当答应的周围温度到达或略高于电源封装内和其供电的电路所期望的最高温度时完毕。使核算的环境温度尽可能高看似很诱人,但这一般不是一个好主意。这样做将需求更贵重的MOSFET、在MOSFET下面更多地运用铜片,或许经过更大或更快的电扇使空气活动。所有这些都没有任何确保。
在某种意义上,这一计划蒙受了一些“回退”。究竟,环境温度决议MOSFET的结温,而不是其他途径。但从假定结温开端所需求的核算,比从假定环境温度开端更易于完结。
关于开关MOSFET和同步整流器两者,都是挑选作为此迭代进程开端点的最大答应裸片结温(TJ(HOT))。大多数MOSFET数据参数页只给出25°C的最大RDS(ON),但近来有一些也供给了125°C的最大值。MOSFETRDS(ON)跟着温度而进步,一般温度系数在0.35%/°C至0.5%/°C的范围内(图2)。假如对此有所置疑,可以选用更失望的温度系数和MOSFET在25°C标准参数(或125°C的标准参数,假如有供给的话)核算所挑选的TJ(HOT)处的最大RDS(ON):RDS(ON)HOT =RDS(ON)SPEC ×[1+0.005×]
其间,RDS(ON)SPEC为用于核算的MOSFET导通电阻,而TSPEC为得到RDS(ON)SPEC的温度。如下描绘,用核算得到的RDS(ON)HOT确认MOSFET和同步整流器的功率耗散。评论核算各MOSFET在假定裸片温度的功率耗散的阶段之后,是对完结此迭代进程所需其他进程的描绘。
大功率电源MOSFET的温度确认较为杂乱。需求多个进程进行辅佐,本文首要对其间的核算功率耗散部分进行了介绍,在之后的文章中,小编将为我们介绍其他进程,期望我们可以重视电源网的更多其它文章。