Obliczenia rozpraszania mocy przez MOSFET - karty danych Diodes Inc.

10

Patrząc na arkusze danych Diodes Inc., mam problem z ich obliczeniami limitu rozpraszania mocy dla ich MOSFETÓW.

Np. Dla DMG4496SSS http://www.diodes.com/_files/datasheets/ds32048.pdf

Określają na stronie 1

  • I_D (maks.) = 8 A @ V_GS = 4,5 V (przy R_DS (on) = 0,029 oma)

Ale następnie arkusz danych podaje również na stronie 2:

  • Strata mocy P_D = 1,42 W.
  • Temperatura złącza T_J = 150 ° C
  • Odporność termiczna R_ \ theta = 88,49 K / W

I na stronie 3:

  • R_DS (on) @ V_GS = 4,5 V, I_DS = 8 A około 0,024 oma

Dla mnie wygląda to na jeden wielki bałagan:

  1. P = 0,029 oma * (8A) ^ 2 = 1,86 W, co jest znacznie większe niż dopuszczalne rozproszenie mocy P_D = 1,42 W od strony 2
  2. nawet przy R_DS (on) = 0,024 oma wartości ze strony 3, P = 1,54 z jest nadal większy niż dopuszczalne rozpraszanie mocy
  3. dopuszczalne wartości rozproszenia mocy są co najmniej spójne: P_D = (T_J-T_A) / R_ \ theta = (150 ° C-25 K) / 88,49 K / W = 1,41 W
  4. Jednak wykresy R_DS (on) vs V_GS i I_D vs V_DS wydają się być niespójne: patrząc na przypadek V_GS = 3,5 V: Na ryc. 1 styczna w punkcie (V_DS = 0,5 V, I_D = 10 A) jest około 6A / 0,5 V, co wydaje się sugerować R_DS (on) = 0,5 V / 6A = 0,083 oma. Patrząc na rys. 3 jednak R_DS (on) jest bardziej podobny do 0,048 oma przy 10A.

Jak korzystać z kart danych Diodes Inc?

Więc biorąc pod uwagę arkusz danych, jak obliczyć I_DS (maks.) Pod warunkiem, że niektóre V_GS i niektóre V_DS? Np. V_GS = 6 V i V_DS = 12 V.

power mosfet temperature datasheet ARF
źródło
2
Otrzymaj ode mnie +1, wyłącznie za przeczytanie arkusza danych w tym szczególe.
PlasmaHH
Niezły powiązany artykuł: mcmanis.com/chuck/robotics/projects/esc2/FET-power.html
jippie
1
@jippie Dzięki za odniesienie, niestety to wyjaśnia, dlaczego moc znamionowa MOSFETU jest NIŻSZA niż sugerują to liczby P_D i R_DS (on). W przywołanym przeze mnie arkuszu danych moc znamionowa jest WYŻSZA niż sugerują to P_D i R_DS (on) ... - Pierwszy jest całkowicie logiczny, drugi nie powinien być fizycznie możliwy!
ARF
1. I_Dmax jest zwykle określany przy V_GS = 10 V lub być może 5 V dla MOSFET-u na poziomie logicznym. 2. I_Dmax nie jest ograniczone przez rozpraszanie mocy w sposób, w jaki myślisz - wyobraź sobie 100ns pulsów z cyklem roboczym 1%. W takim przypadku byłoby możliwe przekroczenie wartości 30 V / 0,024 Ohm = znacznie więcej niż 8A, nigdy nie przekraczając limitu rozpraszania mocy, ale nadal niszcząc urządzenie. Specyfikacje na pierwszej stronie są często typowymi, a nie gwarantowanymi wartościami, więc nie potraktowałbym ich zbyt poważnie, gdyby były gdzie indziej nieco sprzeczne. Czy to trochę pomaga?
Oleksandr R.
Powinienem również powiedzieć, że opór cieplny nie jest wielkością statyczną, lecz zależną od czasu, ponieważ MOSFET ma pewną pojemność cieplną i szybkość dyfuzji cieplnej. Rzadkie, potężne impulsy prądu nagrzewają go zasadniczo tylko do wartości ich wartości skutecznej, a nie natychmiast do żarzenia. Zobacz także (35352) .
Oleksandr R.

Odpowiedzi:

6

Tak, właśnie tak działają arkusze danych MOSFET. Maksymalny prąd znamionowy naprawdę oznacza „Jest to maksymalny prąd, jaki możesz kiedykolwiek uzyskać dzięki tej rzeczy, jeśli w jakiś sposób nie naruszysz innych specyfikacji w tym procesie, chociaż nie mamy pojęcia, jak to zrobić. Umieściliśmy to tutaj, ponieważ myślę, że to fajne, a może ktoś jest na tyle głupi, by kupić ich ciężarówkę, zanim zda sobie sprawę, że nie jest w stanie uruchomić tej części w tej wartości w żadnym realnym świecie ” .

Zasadniczo każdy limit urządzenia jest określony osobno. Musisz spojrzeć na to, co robisz i dokładnie sprawdzić każde z nich. Rzeczywistym ograniczeniem prądu jest zwykle temperatura matrycy. Aby to sprawdzić, spójrz na maksymalny Rdson dla poziomu napędu bramy, obliczyć rozproszenie na podstawie prądu, pomnóż go przez opór cieplny matrycy do temperatury otoczenia, dodaj to do swojej temperatury otoczenia i porównaj wynik z maksymalną temperaturą roboczą matrycy . Kiedy wszystko to odwrócisz, aby znaleźć maksymalny prąd, jaki urządzenie może przyjąć przed przegrzaniem, zwykle okaże się, że jest to znacznie poniżej specyfikacji absolutnego prądu maksymalnego.

Olin Lathrop
źródło