Ciclo de vida del MOSFET de potencia como un interruptor en circuitos SMPS

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En muchas aplicaciones SMPS (en particular, el convertidor BOOST), el MOSFET de potencia se utiliza como un interruptor y es accionado por un PWM / IC a una frecuencia en un rango de cientos de kHz (f = 200kHz por ejemplo). Esto significa que si se usa un SMPS, dice que durante 1 hora, el MOSFET habría cambiado \ $ f \ cdot 1 \ cdot 3600 = 72 \ cdot 10 ^ 7 \ $ veces !!

¿Esta cantidad de cambios conmociona a alguien? Imagino que cada MOSFET está diseñado para mantener una cierta cantidad de cambios (por ejemplo, \ $ 10 ^ 9 \ $ veces). Si se alcanza este límite, ¿qué pasará con el MOSFET?

¡Gracias de antemano por su contestador!

    
pregunta Tuan

1 respuesta

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Imagino que cada MOSFET está diseñado para mantener una cierta cantidad de conmutación (por ejemplo, 10 ^ 9 veces)

Te imaginas mal entonces.

Hay varios mecanismos por los cuales un MOSFET podría dañarse. A cualquier tipo particular de MOSFET se le asignan calificaciones , de modo que si el diseñador permanece dentro de ellos, la vida útil será esencialmente ilimitada, y sin duda superará la vida útil esperada de cualquier equipo en el que estén integrados.

La conmutación es un momento de alta tensión para un MOSFET, que produce una alta disipación del canal, ya que hay una corriente que fluye con un voltaje a través del canal. Sin embargo, la clasificación SOA (área de operación segura) especifica el voltaje y la corriente máximos para un tiempo determinado, y el calor dentro de este límite se absorbe de manera segura y sin exceder la temperatura máxima de la unión.

Los

MOSFET se hacen por difusión a alta temperatura, y se pueden deshacer mediante el mismo proceso. La velocidad de difusión aumenta exponencialmente con la temperatura. La mayoría de los dispositivos tienen una temperatura de empalme máxima nominal de 150 ° C. Esta temperatura está muy por debajo de la temperatura a la que ocurre la difusión rápidamente, por lo que tomaría "un tiempo muy largo" para que la estructura se difunda en otra cosa.

Esto contrasta con un interruptor o relé, cuyos contactos sufren arcos y erosión en cada operación de conmutación, por lo que tienen una vida útil nominal en el número de operaciones de conmutación antes del fallo. 10 ^ 9 es un número bastante pequeño para eventos de conmutación en un transistor, pero un número bastante grande para eventos de conmutación en un relé o interruptor.

En los comentarios, usted menciona que le preocupa la UTE C 80-810, que contiene los siguientes comentarios en los transistores de potencia > 5 vatios, página 43 si está viendo la versión 2000.

Los ciclos a los que se hace referencia son ciclos térmicos, frío / calor / frío cuando se enciende y apaga el equipo. Esto somete el paquete, su interfaz a la matriz y los sellos a los cables, a la tensión mecánica, que puede causar fallas.

    
respondido por el Neil_UK

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