選擇高壓場效應(yīng)管實現(xiàn)節(jié)能
Tj=Ta+Pd?RΦJA (1) 本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/188015.htm
其中包括三個因素: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包括器件的導通損耗與切換損耗。這可由式2計算:
Pd=D.RDS(on).ID2+fsw.(Eon+Eoff) (2)
第一項明確表示了導通損耗,其中D是占空比,ID是漏極電流,RDS(on)是漏極至源級電阻,它也是電流與溫度的函數(shù)。應(yīng)該查閱數(shù)據(jù)手冊得到本應(yīng)用運行環(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。也許有人認為只需要考慮一個參數(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中的體二極管導通,例如,電機驅(qū)動的不間斷電源(UPS)或一些鎮(zhèn)流器應(yīng)用,改進的體二極管特性能比最低的導通電阻更有作用。
用這些損失乘以切換頻率(fsw)。關(guān)鍵是設(shè)計合適的柵極驅(qū)動電流,而輸入電容是該設(shè)計中的重要因素。
熱阻
計算最大結(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(case-to-sink)熱阻,與熱界面及電隔離有關(guān),是用戶參數(shù)。RΦSA匯點至環(huán)境熱阻,為基本的散熱與空氣流動。
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