脈沖電流額定值如何計算

歡迎場效應(yīng)晶體管（FET）的愛好者們再度光臨，閱讀“了解MOSFET產(chǎn)品說明書”博客系列的第四部分！今天，筆者將談?wù)撁}沖電流額定值、它們的計算方法以及在FET產(chǎn)品說明書的安全工作區(qū)圖中是如何描繪它們的。

產(chǎn)品說明書首頁上出現(xiàn)的脈沖電流額定值（IDM）與連續(xù)電流額定值很相似，因為它是一個理論上的計算值。然而，與連續(xù)電流額定值不同的是，IDM只是作為熱約束條件（從正在標(biāo)準(zhǔn)化的RθJC到給定的脈沖持續(xù)時間以及“絕對最大額定值”表的腳注中明確規(guī)定的占空比）的函數(shù)被計算出來的。

以最近發(fā)布的CSD17579Q5A 30V N通道MOSFET為例。該部件的產(chǎn)品說明書規(guī)定了105A的最大脈沖電流額定值，基本條件是脈沖持續(xù)時間小于或等于100μs，占空比小于或等于1％。為確定用于計算IDM的瞬態(tài)熱阻抗，我們將參閱下面圖1所示的標(biāo)準(zhǔn)化熱阻抗曲線。如果我們在脈沖持續(xù)時間為100μs時看1％的占空比（棕色）線，得到的標(biāo)準(zhǔn)化因數(shù)為0.12，我們將用它來計算最大功率，并由此計算出該器件在這樣的脈沖持續(xù)時間和占空比條件下可處理的電流。計算這個值要用0.12乘以最大直流（DC）RθJC（4.3?C/W），得出的瞬態(tài)ZθJC為0.52?C/W。

圖1：CSD17579Q5A標(biāo)準(zhǔn)化瞬態(tài)熱阻抗曲線

使用這個熱阻抗值并計算最大電流（就像我們計算其對應(yīng)的連續(xù)電流那樣），我們將計算出的熱限制電流為119A。但是請稍等！產(chǎn)品說明書規(guī)定的是105A！那怎么辦呢？如果您瞧瞧圖2在下面所展示的該器件的安全工作區(qū)（SOA），可以看出100μs的線在達到119A前實際上碰到了RDS（ON）的極限值。這個交點出現(xiàn)在105A處。所以，在這樣的情況下，我們將追溯性地減小絕對最大脈沖電流，因為該器件的RDS（ON）的物理極限值將限制該器件，使其不能達到熱極限值。

圖2：CSD17579Q5A安全工作區(qū)

我們?yōu)槌霈F(xiàn)在SOA的每個較大脈沖計算出電流極限值（前提條件是它們不會先碰到RDS（ON）的極限值），這個值就是那些曲線的上限。

因為絕對最大電流完全是理論上的，所以在發(fā)布該部件之前，我們將嘗試獲得一些硬數(shù)據(jù)來進一步使自己確信：該部件有能力處理這么大的功率。遺憾的是，我們最好的電路板和測試儀也只能使器件的最大脈沖電流達到400A，這就是那個值能一直為我們發(fā)布的所有器件充當(dāng)人為設(shè)置的上限的原因。一些供應(yīng)商規(guī)定了類似的上限，然而其它供應(yīng)商并不以這樣一種方式限制自己。雖然您永遠不會看到TI給FET定超過400A的IDM，（無論是在首頁還是在SOA），但下面的表1卻向您展示了在這個CSD17570Q5B（一種具有極低RDS（ON）（最大值僅為0.69mΩ）和熱阻抗（0.8?C/W）的部件）的例子中，理論上的脈沖電流額定值可以高得多么離譜。這用實例說明了如果不同的供應(yīng)商不認真對待功能參數(shù)（如脈沖持續(xù)時間）并忽略測試該器件時的實際極限值，它們?nèi)绾文茉诳涫玖溯^高的額定值后不被發(fā)覺。

表1：計算的CSD17570Q5B脈沖電流

在“了解MOSFET產(chǎn)品說明書”的第五部分，筆者將為脈沖電流額定值（IDM）提供類似的分析，并展示這與產(chǎn)品說明書中的其它參數(shù)（包括SOA）有何聯(lián)系。在此期間，請觀看視頻“NexFET?：全球最低Rdson的80V和100V TO-220封裝MOSFET”，并為您的下一個設(shè)計考慮一款TI的NexFET功率MOSFET產(chǎn)品。