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电源规划小贴士 29:预算热插拔 MOSFET 的瞬态温升

在本《电源设计小贴士》中,我们将最终对一种估算热插拔 MOSFET 温升的简单方法进行研究。在《电源设计小贴士28》中,我们讨论了如何设计温升问题的电路类似方法。我们把热源建模成了电流源。根据系统组件

在本《电源规划小贴士》中,咱们将终究对一种预算热插拔 MOSFET 温升的简略办法进行研究。在《电源规划小贴士28》中,咱们评论了怎么规划温升问题的电路相似办法。咱们把热源建模成了电流源。依据体系组件的物理特点,核算得到热阻和热容。广泛整个网络的各种电压代表各个温度。

本文中,咱们把图 1 所示模型的瞬态呼应与图 3 所示揭露刊发的安全作业区域(SOA 曲线)部分进行了比照。

图 1 将散热容加到 DC 电气模仿电路上

依据 CSD17312Q5 MOSFET、引线框以及贴装 MOSFET 的印制电路板 (PWB) 的物理特点,预算得到图 1 的各个值。在检查模型时,能够确认几个重要的点。PWB 到环境电阻(105oC/W)为到环境的最低电阻通路,其设定了电路的答应 DC 损耗。将温升约束在 100oC,可将电路的答应 DC 损耗设定为 1 瓦。其次,存在一个 10 秒钟的 PWB 相关时刻恒量,所以其使电路板彻底发热的时刻适当长。因而,电路能够接受更大的电脉冲。例如,在一次短暂的脉冲期间,一切热能对芯片热容充电,一起在更小程度上引线框对热容充电。经过假定一切能量都存储于裸片电容中并求解方程式(dV = I * dt / C)得到 I,咱们能够预算出芯片电容器能够存储多少能量。成果是,I =dV * C /dt = 100 oC * 0.013F / 1ms =1300 瓦,其与图 3 的 SOA 曲线图相共同。

图 2 显现了图 1 的仿真成果以及由此发生的电压呼应。其功耗为 80 瓦,不同的时刻恒量一眼便能看出。绿色曲线为裸片温度,其敏捷抵达一个 PWB 相关稳定电压(蓝色曲线)。您还能够看到一个引线框的第二时刻恒量(赤色曲线),其略微有一些滞后。终究,您还能够看见 PWB 的近似线性充电,由于大多数热能(电流)都流入其散热%&&&&&%。

图 2 热能流入 PWB 时清晰显现的三个时刻恒量

咱们进行了一系列的仿真,旨在验证模型的准确性。图 3 显现了这些仿真的成果。赤色标示表明每次仿真的成果。将一个固定电源(电流)放入电路中,相应距离今后对裸片电压(温升)进行丈量。模型一直匹配 SOA 曲线。这样做的重要性是,您能够运用该模型的一起运用不同的散热片和 PWB 参数。例如,该 SOA 数据是针对缺少强散热才能的最小尺度 PWB。咱们能够添加电路板尺度来下降其环境热阻,或许添加铜运用量来供给更好的热传达—终究下降温度。添加铜运用量也能够进步散热才能。


图 3 散热模型与指示点的 MOSFET CSD17312 SOA 曲线共同

下次,咱们将评论取得阻隔偏置电源的一种简略电路,敬请期待。

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