基於TOSHIBA MOSFET 的 雪崩能量 (EAS) 計算 -Part 3

關鍵字 :TOSHIBAMOSFETEAS
本篇將延續上一篇繼續介紹EAS的計算,接著我們下一步是用測量值和規格書參數來取代未知參數"L"範圍,圖1所示為雪崩能量測試電路,從此電路中雪崩能量波形如圖2所示。



圖1. 雪崩能量測試電路 (註1.Avalanche Energy (EAS) caluculation of Power MOSFET)


圖2. 雪崩能量波形 (註1.Avalanche Energy (EAS) caluculation of Power MOSFET)

雪崩週期「tw」也可以依公式1,計算如下:


公式1.(註1.Avalanche Energy (EAS) caluculation of Power MOSFET)

由式公式1可得,未知參數"L:可表示為公式2如下:



公式2.(註1.Avalanche Energy (EAS) caluculation of Power MOSFET)

若要刪除參數"L",我們可以將公式2代入上一篇所提到公式1中,我們可以得到公式3。如下:





公式3.(註1.Avalanche Energy (EAS) caluculation of Power MOSFET)


最後,我們再將上一篇所介紹的公式5中的「tw」去掉,代入公式2中,將會得到公式4如下:



公式4.(註1.Avalanche Energy (EAS) caluculation of Power MOSFET)


在較短週期(<1ms)條件下,IAS 和 EAS 之間存在反向提升。如果單脈衝雪崩電流"IAS"在最大額定值以下,雪崩能量較大「EAS」在通道溫度「Tch」小於最大額定值的情況下被允許,雪崩電流"IAS"條件下的雪崩能量"EAS"值顯示在每個產品的規格書,因此我們可以很容易地計算出公式4中的固定參數的兩個數值。

接下來我們將舉例計算範例,我們選用TPH3R704PL(VDSS = 40V),而選取每個參數都可以從規格書找到再代入公式 4,然後1ms 的熱阻「rth(ch-a)_1ms」,可以從規格書曲線得到。

BVDSS : 52V *低壓MOSFET(低於250V)的BVDSS 以1.3 x VDSS 估算。
溫度(最高):175℃
Ta:25℃(初始溫度)
rth(ch-a)_1ms : 0.85 ℃/W

根據上述參數和公式4,TPH3R704PL 的雪崩能量「EAS」可表示為下列的公式5:


公式5.(註1.Avalanche Energy (EAS) caluculation of Power MOSFET)

*規格書中的EAS 和 IAS 的值經過計算並向下捨去,因此,規格書參考將小於公式 5 的計算值。此計算僅適用於1ms及小於1ms的脈衝,下一步是計算 tw=1ms 時的雪崩電流,雪崩電流"IAS"的計算公式6。如下:


公式6.(註1.Avalanche Energy (EAS) caluculation of Power MOSFET)

圖3為TPH3R704PL 的單脈衝雪崩能量與單脈衝雪崩電流的關係,該裝置可以施加與該線相同或小於該線的能量.


所以透上這三篇的介紹我們知道了EAS與IAS的關係,讓我們可以根據發生MOSFET操作時的雪崩電流來計算"EAS"來確保MOSFET正常操作。

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