Pulso de potencia máxima en MOSFET paralelos

  

En otras palabras, como los pines de la puerta se están bajando, ¿hay alguna   propiedad de los MOSFET que causaría que un solo MOSFET terminara   ¿Tomando la peor parte de la disipación de potencia de conmutación? O van a todos   ¿Compartir la disipación total de energía por igual?

Sus sospechas son correctas. El lado normalmente agradable de los MOSFET que comparten la corriente solo se aplica cuando el voltaje de la fuente de la puerta está por encima de un cierto umbral denominado umbral de coeficiente de temperatura cero (ZTC). Para el MOSFET que ha elegido es de aproximadamente 6.7 voltios: -

Básicamentetomélafigura5yextendílascurvashastaelumbralZTC.Envoltajesdepuertainferioresaeste,unMOSFETsecalentaráhastaladestrucciónsinoseevitadealgunamanera.Tomemos,porejemplo,lasituacióna25ºCylaaplicacióninstantáneadeunvoltajedecompuertade5voltios.Lacorrienteserádeunos40amperiosyestoharáquelatemperaturadelauniónaumenterápidamentey,enunospocosmilisegundos,sehabrácalentadoa150gradoscentígradosyahoratomaráunos140amperios.Launiónseelevarárápidamentemásalládellímitede175gradoscentígradosyalcanzarálatemperaturadedestrucción(unos650gradoscentígrados)enunospocosmilisegundosmás.

Notodalamatrizdesiliconasecalentarádeestamanera.EnlosHEXFETmodernoshaymillonesdepequeñosMOSFETparalelosylosmásvulnerablessonlosmáscercanosalcentroymásalejadosdelborde"más frío". Obtendrás puntos calientes y el 10% central del dado tomará toda esta corriente y destruirá a menos que haya límites al flujo de corriente.

Esto puede suceder en menos de 10 ms y ni siquiera notaría el más mínimo cambio externo de temperatura en la carcasa. En otras palabras, los disipadores de calor NO impiden que esto suceda.

Por lo tanto, los puntos calientes pueden ocurrir en un grupo de MOSFET y también pueden ocurrir en un MOSFET individual. Algunos MOSFET están diseñados para operar en esta área y IXYS hace unos cuantos. La primera página de la hoja de datos te lo dirá. Si dice que el MOSFET es para cambiar de aplicación, entonces es probable que sea vulnerable; si dice que es para aplicaciones lineales de lo que probablemente sea adecuado y, si observa el equivalente de un dispositivo adecuado de la figura 5, verá que las curvas son mucho más ajustadas, lo que lleva a una muy poca corriente de drenaje adicional a medida que el dispositivo se calienta.

Vaya a Google "inestabilidad térmica en MOSFET" y considere un controlador MOSFET que pueda desactivar el voltaje de la compuerta en menos de 1 ms. Esos MOSFET tienen una capacitancia de fuente de puerta de 15 nF y 8 de ellos hacen una capacitancia total de más de 100 nF. Incluso puede ser necesario usar varios controladores de compuerta.

El conductor tiene un tiempo de caída de 2 ms conduciendo de 600 pF a 10 voltios, una carga de 6 nC. Ha adjuntado 8 MOSFET con una carga de compuerta en el peor de los casos de 273nC cada uno, para un total de 2.2 μC. Por lo tanto, puede esperar que tome el peor de los casos 370 veces más que el tiempo de caída nominal: 740 ms.

En el peor de los casos, debe asumir que un FET tiene un voltaje de umbral de 2.0V y el resto son 4.0V. Así que este se apagará por última vez y estará en modo lineal mientras que los otros se desactivarán. Aproximadamente la mitad de la carga de la compuerta está por debajo del umbral de voltaje, por lo que será de aproximadamente 370 ms.

De la hoja de datos, obtuve:

LaparteplanadeesacurvaesdondeelFETrealmenteseenciendeyapaga.ElumbraldeactivaciónexactovaríadeFETaFET,ylosFET"consumen" una gran cantidad de corriente a su vez en el voltaje. Por lo tanto, si el HT0440LG maneja a una corriente máxima de 2 mA, y el FET necesita 40 nC para encenderse, eso nos lleva 20, por lo que cada FET detiene el aumento y la caída de voltaje para 20 us. Esto significa que, en el peor de los casos, los FET se apagarán uno por uno en orden de su umbral de Vgs. La única parte buena es que se encienden en el orden opuesto.

Las resistencias de compuerta individuales en cada FET pueden ayudar a igualar mucho la distribución. También debe tener un sumidero de corriente activo en su controlador, como una configuración de transistor push / pull, que aumentará la corriente que entra y sale de las puertas y disminuirá los tiempos de encendido / apagado.

Desea encender y apagar lo más rápido posible, y 250 ms es muy, muy lento. Un apagado lento, como se menciona en los comentarios, significa que el FET está funcionando en modo lineal donde la resistencia está en algún lugar entre 1 mOhm y la inifinidad, por lo que la corriente está pasando por una resistencia mucho mayor. El calentamiento resistivo calentará brevemente los FET, y el ciclo de su temperatura acelerará su falla.