功率MOSFET應用指南-1-功率損耗

2021-02-13 電子幫

數據手冊就是電子元件的使用說明書，在電路設計之前，十分有必要通讀數據手冊，並了解產品的重要性能參數。在MOSFET的數據手冊中極限值表格中的總功率損耗Ptot就是一個十分有趣的參數。說它有趣是因為有些時候Ptot的數值看起來很強大，但它又不是決定MOSFET設計是否可行的決定性參數。本文就來聊一聊關於MOSFET的總功率損耗Ptot在使用過程中容易被人誤解或者忽略的那些知識點。誤解1： 電路中MOSFET的功率小於限值表中的Ptot，Mosfet就是安全的。上面的理解是不對的。總功率損耗Ptot的定義是：在焊接襯底溫度維持在25℃時，器件達到最大結點溫度時所用的功率。可以用公式Tj=Tmb+Rth_j-mb*Ptot來表達，節點溫度才是最終的MOSFET是否過熱損壞的判定參數。在實際應用中是很難維持焊接襯底溫度Tmb一直為25℃的，所以Ptot確切地說應該是來表徵元件熱傳導性能Rth_j-mb的好壞，或是最大結點溫度高低的參數。

誤解2：對於一個MOSFET元件，功率損耗Ptot的值就是固定不變的。

其實從結點溫度與功率損耗的公式就可以看出：熱阻Rth和結點溫度Tj是元件的固有屬性，是不變化的，隨著Tmb溫度的升高，功率損耗Ptot的值就會降低。下圖即為數據手冊中給出的「標準化的總功率損耗和焊接襯底溫度的函數關係圖」，舉例說明：焊接襯底溫度在℃~25℃時，Ptot=101W(和極限值表格中一致)，但是當焊接襯底Tmb的溫度上升到100℃時，允許的Ptot=50.5W。綜上所述，功率損耗Ptot的值固定不變的的理解是錯誤的！

誤解3：MOSFET的功率=流過漏極和源極的電流* 漏極和源極間的導通阻抗

MOSFET分兩種使用情況：常通狀態和開關狀態。常通狀態時的功率損耗Ptot不僅要考慮流過漏極和源極的電流所產生的功率，還要考慮用於柵極驅動流入的電流所產生的的功率。如下圖的LTspice的仿真中就明確地展示了常通狀態下的計算公式。開關狀態時的功率只要再加入導通和關閉時的功率損耗（在以後的文章中會提到）即可。故上述的觀點過於片面，不夠嚴謹。

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