實(shí)際工作中的晶體管適用性確認(rèn)-確認(rèn)平均功耗在額定功率范圍內(nèi)

在本章中介紹判斷所選的晶體管在實(shí)際工作中是否適用的方法和步驟。

本文將介紹右側(cè)流程圖的“⑥確認(rèn)平均功耗在額定功率范圍內(nèi)”。由于這一系列是以開關(guān)工作為前提介紹的，因此在第⑤步選擇的是“連續(xù)脈沖”。

①測量實(shí)際的電流/電壓波形
②確認(rèn)在絕對最大額定值范圍內(nèi)
③確認(rèn)在SOA（安全工作區(qū)）范圍內(nèi)
④確認(rèn)在使用環(huán)境溫度下降額的SOA范圍內(nèi)
⑤連續(xù)脈沖（開關(guān)工作）
⑥確認(rèn)平均功耗在額定功率范圍內(nèi)
⑦確認(rèn)芯片溫度

⑥確認(rèn)平均功耗在額定功率范圍內(nèi)

上一篇文章介紹了在實(shí)際使用溫度條件下進(jìn)行必要的降額后也要在SOA范圍內(nèi)的確認(rèn)方法。本文將介紹在開關(guān)動作（連續(xù)脈沖）條件下求平均功耗、且判斷該平均功耗是否在額定功率范圍內(nèi)的方法。這是因?yàn)槿纰壑兴?，SOA的條件為“單（single）脈沖”，因此像開關(guān)動作這樣的連續(xù)脈沖的情況下并不能簡單地應(yīng)用。所以作為額外增加的確認(rèn)，需要確認(rèn)功耗是否在額定范圍內(nèi)。在開關(guān)動作的情況下，由于反復(fù)重復(fù)電流流動且消耗功率的晶體管導(dǎo)通狀態(tài)和不消耗功率的關(guān)斷狀態(tài)，故需要求平均功耗。

開關(guān)動作時(shí)的平均功耗的求法

平均功耗是通過晶體管從關(guān)斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通（t1－t2）、導(dǎo)通期間（t2－t3）、從導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷（t3－t4）、關(guān)斷期間（t4－t5）的各電壓與電流的積、即將功率按時(shí)間積分后的值相加并除以周期（T）來計(jì)算的。請參考下圖和公式。

這里使用①測量實(shí)際的電流/電壓波形中測量并記錄的開關(guān)的電壓/電流波形。

R6020ENZ的開關(guān)波形

根據(jù)這個(gè)波形，并按照上述積分公式來計(jì)算。這是MOSFET的例子，如果是雙極晶體管，則可以用集電極電流IC、集電極－發(fā)射極間電壓VCE以相同的方式來計(jì)算。

通過計(jì)算求出的平均功耗如果在技術(shù)規(guī)格書中容許損耗的最大額定值以內(nèi)，則可以判斷沒有問題。當(dāng)然，需要在使用溫度條件下來確認(rèn)是否則額定值范圍內(nèi)。

下表是R6020ENZ的絕對最大額定值。表中的容許損耗PD為120W，條件為Tc＝25℃，因此在其他條件下并不能單純地應(yīng)用這個(gè)值?；谝陨显?，我們來使用曲線圖。這是在“④確認(rèn)在使用環(huán)境溫度下降額的SOA范圍內(nèi)”中也用過的PD降額曲線圖。原則上是使用該曲線圖，通過將功耗換算為Tj的方式來判斷是否可以使用。

總之都是需要求出Tj的，因此最終按“在使用溫度條件下，確認(rèn)Tj未超過Tj的絕對最大額定值150℃”的思路來考慮可能更清晰明了。功耗已經(jīng)知道了，接下來只要知道封裝的熱阻即可輕松地計(jì)算出結(jié)果來。下表也是從技術(shù)規(guī)格書中摘錄的。

這個(gè)計(jì)算也就是求基本的Tj的計(jì)算，即Tj＝功耗×熱阻＋使用溫度（最大）。至于使用溫度是指定為Ta還是Tc，則哪個(gè)方便用哪個(gè)，都沒有問題。

確認(rèn)功耗是否在額定范圍內(nèi)的方法有幾種，不過最終還是判斷Tj是否在絕對最大額定值范圍內(nèi)。關(guān)于Tj的計(jì)算，下次會更詳細(xì)地進(jìn)行說明。

　　審核編輯：湯梓紅

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