Análisis SOA para carga electrónica basada en MOSFET

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Estoy trabajando en un diseño de segunda generación para una carga electrónica. La primera generación es descrita en esta pregunta previa si alguien está interesado ( desplácese hacia abajo hasta la sección que contiene la primera foto), pero esta pregunta no se refiere mucho.

La carga tiene este esquema conceptual. La compensación de bucle, la unidad de puerta y la elección del dispositivo se descuidan aquí por simplicidad.

UncomentariodeNeil_UKen esta pregunta

Las especificaciones para la carga son:

  • 1.5 a 30 V (de la fuente conectada)
  • 0 - 5 A (dentro de los límites de disipación de energía)
  • Disipación de potencia máxima de 30 W

Uno de los dispositivos que he estado considerando para esta segunda generación es el FQP13N06L ( hoja de datos aquí ). La hoja de datos contiene una buena tabla de SOA que parece darme lo que necesito. He indicado los límites de mi área operativa esperada con una línea roja (descuidando los efectos de \ $ R_ {DS (activado)} \ $ a nivel bajo $ $ V_ {DS} \ $:

Ahora,todoestomeparecesencilloyaqueestoyrazonablementebiendentrodellímitedeDC.PeroelcomentariodeNeil_UKmehaestadomolestandoymepreguntosimefaltaalgo:

  

NodejequeunFETde50vatiosloengañehaciéndolecreerquepuededisipar50vatioscomolopuedehacerconunBJTde50vatios.Puedehacerlosiestásaturado,ylasexplosionesdeencendidoaapagadoenmicrosegundos,nopuedesiintentausarloenunmodolineal,comoelelementodepasoparaunreguladorlineal,cargacontroladaodispositivodesalidadeamplificadordeaudio.Eláreadeoperaciónseguratienerestriccionesdetiempo,lamatrizdeceldasenelFETsedesequilibratérmicamentesisedisipadurantedemasiadotiempo.-Neil_UK

LaotraincertidumbrequetengoesquelashojasdedatosparaelIRFZ24Nqueuséenlaprimerageneración(yotrosdispositivosdeesafamilia)notienenunalíneadeCC.BasadoenlarespuestadeSpehroa esta pregunta en SOA I Estoy pensando que puedo dibujar eso en mí mismo (en rojo abajo) en función de la corriente de drenaje continuo máxima (12 A) y los límites de disipación de potencia (45 W):

Entonces,mipreguntaes:"¿Estoy entendiendo esto correctamente? ¿O hay un problema a largo plazo de disipación de calor con MOSFET que no estoy viendo?"

    
pregunta scanny

2 respuestas

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El gráfico SOA del FQP13N06L se basa en una temperatura del troquel de 175 ° C. R TJC es de 3.35 ° c / W, por lo que debe mantener la temperatura de la caja por debajo de 175- (30W * 3.35) = 74.5 ° c. Si la temperatura ambiente es de 30 ° c, entonces necesita un disipador de calor con R TJA de (74.5-30) / 30W = 1.5 ° c / W o inferior.

Pero mientras que el FET está calificado para sobrevivir a esa temperatura, la confiabilidad sufrirá, especialmente si la temperatura de la matriz aumenta y disminuye mucho. En un circuito de corriente constante, puede esperar grandes variaciones en la disipación de potencia (y la temperatura de operación) dependiendo de lo que esté haciendo la carga.

Apuesto a que a tu carga no le gustará estar conectada directamente a tierra sin limitación de corriente, por lo que realmente no quieres que tu FET se derrita. Sería muy conservador y el diseño para una temperatura de unión inferior a 100 ° C. Eso equivale a 15W con un disipador térmico de 1.5 ° c / W a 25 ° C a temperatura ambiente.

    
respondido por el Bruce Abbott
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La ecuación de calor a largo plazo utiliza Rjc + Rca (jcn a caso y caso a ambiente para lograr el aumento de temperatura que desea.

Aunque está clasificado para Tj = 175'C abs. máx. en las curvas SOA, es probable que desee ejecutar las temperaturas de la caja alrededor de 85 ° C máx. o un aumento de 60 ° C y un disipador de calor de < 2 ° C / W.

Este disipador de calor será grande o pequeño con un ventilador como los que se usan para las CPU.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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