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MOSFET 管的一些参数的理解

工程师
2014-09-10 21:14:14     打赏

耗散功率 power dissipation
结到封装温度  junction-to-case temperature
结到外界温度  junction-to-ambient


关于耗散功率Pd   
Pd的定义通常是: (Tj(max)-Ta)/Rja 其中 Tj(max) 表示的结最高的温度,资料有标明,一般为 150°C,Ta 表示环境温度(ambient


temperature),Rja 表示结到外界的热电阻,散热器越大,热阻越小,否则越大。它表征着芯片内部的散热能力.而I^2*Rdson是发热,


显然 Pd >= I^2*Rdson,否则IC烧毁。这是最基本的原则。


例如仙童的 FDS6680 ,Tj(max) = 150,在 Ta = 25度环境温度下,当外部的散热器达到 1 inch^2 的时候热阻 Rja 为 50°/W,所以


这个时候的 Pd 为(150-25)/50 = 2.5 W ,也就是说,在外部温度25度的情况下,最大允许提供 2.5W 的功率。一般的IC资料会提供


一个所谓的安全工作区域(safe operating area),DC包裹的范围就是恒流的情况下可以运行的


当然,实际的并不是那么简单,随着环境温度的升高,导通电阻 Rdson 也会增加,那么由开通电阻产生的压降也会增加,所以产生的


热功率也会增大,使这个时候的温度进一步提高,这是一个恶性循环。还有,Pd 会随着温度的增加而减少,从另外一个角度理解,温


度高了,能提供给外界输出的最高功率也减少了。


虽然Pd的概念还最大提供负载的功率不同,要综合考虑。


例如我做一个开关电,输出 50W,效率 80% ,也即是说电源需要提供 62.5W 的功率,输入端电压 18V,输入电流为 3.5A。同样用前


面的仙童 FDS6680 作为电源极性检测电路,极性不对的话关闭,极性对的话则常导通。电源电源只有18V,而6680的雪崩击穿电压为


30V 所以通过。Rdson = 0.01,所以当最大电流的时候热功率为 3.5^2 * 0.01 = 0.122W,由于MOS管只是作为导通使用,并不承受压


降,所以压降只有Rdson产生的压降,只有热功率损耗,而25度的时候没有加散热器的话 Pd 为 1W ,所以可以看出,这是能安全使用


的。而如果环境温度 120 度,并且没有散热器,Pd 为 (150-125)/ 125 = 0.2W,Rdson 变为 0.017,消耗的热功率为 0.208W 可见


,已经进入临界状态了,所以MOSFET设置电路的时候一定要注意温度带来的影响。


这只是我的理解,不知道是否正确,待验证。


院士
2014-09-10 22:00:59     打赏
2楼
   可以这么理解,环境温度越高,管子可以承受的荷载就越小,加散热片就是改善管子的散热性能,加快热泄放,否则热量集聚在管子内部,很快就烧坏的。楼主的分析应用具体数据和例子,比较好的说明了道理。谢谢

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