Hướng dẫn làm mosfet mở dòng điện hết công suất

Date:2021/10/18 21:55:32 Hits:

“SOA (khu vực hoạt động an toàn) của MOSFET này có đủ cho ứng dụng của tôi không?” Đây là câu hỏi thường gặp nhất của các nhà thiết kế mạch trao đổi nóng. Khi đánh giá tính phù hợp của MOSFET đối với một ứng dụng cụ thể, sẽ giúp bạn hiểu rõ về SOA. Sau khi xem xét ngắn về các thông số kỹ thuật SOA có trong bảng dữ liệu MOSFET, bài viết này trình bày một giải thích đơn giản về SOA, tập trung vào hành vi nhiệt của MOSFET. Với sự hiểu biết này, các nhà thiết kế có thể tự tin sử dụng SOAtherm, một công cụ đi kèm với LTspice, để đánh giá chính xác MOSFET SOA trong các mô phỏng mạch của họ. SOA là gì? Mỗi bảng dữ liệu MOSFET đều bao gồm một biểu đồ SOA, biểu đồ này mô tả thời gian tối đa mà MOSFET có thể tiếp xúc với một điện áp và dòng điện cụ thể. Hình 1 cho thấy biểu đồ SOA từ bảng dữ liệu của NXP Semiconductor cho PSMN1R5-30BLE 30V 1.5mΩ MOSFET kênh N. Xem xét điều kiện mà 10V ở 100A được áp dụng cho MOSFET. Nhìn vào điểm tương ứng trên đồ thị SOA, chúng ta thấy rằng nó nằm trong khoảng từ 1ms đến 10ms. Biểu đồ chỉ ra rằng bạn có thể áp dụng 10V và 100A trong ít nhất 1ms mà không làm hỏng MOSFET nếu trường hợp (tab) được giữ ở 25 ° C. & amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/mosfet-safe-operating-area-and-hot-swap- mạch / hình-1.png? w = 435 'alt =' Hình 1 '& amp; amp; gt; Hình 1. Khu vực điều hành an toàn; thời gian tối đa cho phép đối với một xung ở điện áp và dòng điện cố định. Tất nhiên, việc giữ vỏ ở 25 ° C là không thể, đòi hỏi một bộ tản nhiệt hoàn hảo đến khó tin, nhưng may mắn thay, trong các sự kiện thời gian ngắn (dưới 10ms – 100ms), nhiệt độ của vỏ không tăng lên đáng kể. Các mạch hoán đổi nóng chỉ nhìn thấy điện áp tiêu nguồn sang nguồn đáng kể trong các sự kiện thời gian ngắn — khởi động, các bước cung cấp đầu vào và điều kiện quá dòng đầu ra — do đó, giới hạn thời gian 10ms – 100ms này thường được thỏa mãn. Suy giảm nhiệt độ trường hợp cao hơn (trên 25 ° C) được thảo luận trong phần "Trở kháng nhiệt thoáng qua" bên dưới. Đối với các sự kiện dài hơn 10 mili giây, hãy xem phần “Ngoài 10 mili giây”. Trạng thái ổn định Trước khi nghiên cứu sâu hơn về các sự kiện SOA tạm thời, sẽ hữu ích nếu bạn lùi lại và xem xét các giới hạn trạng thái ổn định (DC) quen thuộc hơn. Bảng dữ liệu MOSFET chỉ định nhiệt độ silicon tối đa (thường là 150 ° C hoặc 175 ° C) cũng như θJC và θJA, khả năng chịu nhiệt từ silicon (đường giao nhau) đến đáy của bao bì (vỏ máy) và khả năng chịu nhiệt từ silicon ( tương ứng) với môi trường (môi trường xung quanh). (Đôi khi Rth (JC) và Rth (JA) được sử dụng làm tên thay thế cho θJC và θJA.) Từ bảng dữ liệu PSMN1R5-30BLE, θJA = 50 ° C / W và θJC = 0.3 ° C / W. θJA được sử dụng để tính toán độ tăng nhiệt độ từ môi trường xung quanh đến khuôn silicon của MOSFET với cấu hình bo mạch PC được chỉ định trong bảng dữ liệu. Trong bảng dữ liệu PSMN1R5-30BLE, θJA được chỉ định với dấu chân tối thiểu trên bo mạch FR4 PC. Giả sử bo mạch PC của bạn giống với bo mạch mà nhà sản xuất MOSFET sử dụng để chỉ định θJA, thì nhiệt độ khuôn silicon là: Ví dụ: với θJA là 50 ° C / W và nhiệt độ môi trường xung quanh là 75 ° C, nhiệt độ khuôn sẽ là 125 ° C khi MOSFET tiêu tán 1W. Đối với hầu hết các MOSFET hiện đại có các mấu kim loại lộ ra, θJA chủ yếu được xác định bởi cách bố trí bo mạch PC hơn là bản thân MOSFET (mặc dù hình dạng và kích thước miếng đệm tiếp xúc đóng một vai trò nhất định). Bởi vì θJA phụ thuộc nhiều vào cách bố trí bo mạch PC và luồng không khí, JA được chỉ định của nhà sản xuất chỉ phù hợp với các ước tính sơ bộ. θJC thường là một số liệu hữu ích hơn, vì nó mô tả hành vi MOSFET mà không bị ảnh hưởng bởi cách bố trí bo mạch PC. Để xác định nhiệt độ silicon, sử dụng như sau: Với công suất tiêu tán 1W, nhiệt độ silicon chỉ cao hơn nhiệt độ vỏ máy 0.3 ° C. Khi sử dụng công thức này, nhiệt độ vỏ máy (TCASE) phải được xác định bằng phép đo vật lý hoặc thông qua mô phỏng nhiệt của bo mạch PC. Rõ ràng, cách bố trí bo mạch PC, luồng không khí và tản nhiệt là những yếu tố quan trọng khi tính toán các điều kiện trạng thái ổn định. Trở kháng nhiệt thoáng qua Hầu hết các bảng dữ liệu MOSFET cũng bao gồm biểu đồ trở kháng nhiệt thoáng qua. Trở kháng nhiệt thoáng qua “xung đơn” (Zth (JC)) là mức tăng nhiệt độ được tạo ra bởi xung công suất giới hạn thời gian. Thời điểm dài nhất trên biểu đồ trở kháng nhiệt thoáng qua luôn khớp với đặc điểm kỹ thuật θJC, bởi vì θJC, theo định nghĩa, trở kháng nhiệt ở trạng thái ổn định (thời gian vô hạn). Hình 2 cho thấy trở kháng nhiệt thoáng qua từ bảng dữ liệu PSMN1R5-30BLE. Đối với các mục đích ở đây, chỉ có đường cong “xung đơn” là quan trọng. & amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/mosfet-safe-operating-area-and-hot-swap-circuits/ hình-2.png? w = 435 'alt =' Hình 2 '& amp; gt; Hình 2. Trở kháng nhiệt thoáng qua từ đường giao nhau đến đế gắn kết như một hàm của thời gian xung. Biểu đồ trở kháng nhiệt thoáng qua có thể được sử dụng để tính toán sự gia tăng nhiệt độ cho xung công suất trong thời gian bất kỳ. Ví dụ: giả sử điện áp từ nguồn đến nguồn (VDS) của MOSFET là 12V và dòng xả (ID) là 100A. Công suất do MOSFET tiêu tán là 12V • 100A = 1.2kW. Nếu chúng ta nhìn vào biểu đồ trở kháng nhiệt thoáng qua ở 1ms, thì trở kháng nhiệt là 0.075 ° C / W. Nhiệt độ mối nối silicon là: đối với xung 1ms, 1.2kW với nhiệt độ trường hợp cố định là 25 ° C. Đối với điện áp VDS vừa phải (bên dưới vùng Spirito, xem thanh bên), các nhà sản xuất MOSFET tạo ra biểu đồ SOA từ biểu đồ trở kháng nhiệt thoáng qua. Nói cách khác, hai biểu đồ này là biểu hiện thay thế của cùng một thông tin. Biểu đồ SOA cho thấy thời gian cần thiết để khuôn silicon đạt đến nhiệt độ tiếp giáp tối đa (150 ° C hoặc 175 ° C) cho mỗi kết hợp điện áp VDS và dòng điện ID. Lưu ý rằng đồ thị SOA chỉ có giá trị đối với nhiệt độ trường hợp là 25 ° C và phải được đánh giá thấp hơn đối với nhiệt độ trường hợp cao hơn, bao gồm cả trường hợp tăng nhiệt độ xảy ra từ chính xung. (Xem thanh bên “Ngoài 10ms”.) Biết rằng nhiệt độ mối nối tối đa của PSMN1R5-30BLE là 175 ° C và sử dụng nhiệt độ vỏ là 25 ° C, chúng tôi có thể tính toán thời gian tối đa cho phép là 1.2kW. Nhìn vào biểu đồ trở kháng nhiệt thoáng qua, chúng tôi thấy rằng Zth (JC) vượt qua 0.125 ° C / W ở khoảng 2ms, cũng khớp với biểu đồ SOA. Với sự hiểu biết về đồ thị trở kháng nhiệt thoáng qua, chúng ta có thể tính toán thời gian cho phép đối với nhiệt độ trường hợp khác 25 ° C. Trong ví dụ 1.2kW trước đó, thời gian cho phép là 2ms với nhiệt độ trường hợp 25 ° C. Bây giờ, giả sử nhiệt độ thùng máy là 85 ° C: Nhìn vào biểu đồ trở kháng nhiệt thoáng qua, chúng tôi thấy rằng Zth (JC) vượt qua 0.075 ° C / W ở 1ms, ít hơn đáng kể so với 2ms mà chúng tôi tìm thấy ở nhiệt độ thùng máy 25 ° C. Vì hành vi nhiệt là tuyến tính, chúng ta có thể sử dụng biểu đồ trở kháng nhiệt thoáng qua để xác định độ tăng nhiệt cho bất kỳ hình dạng công suất nào. Mặc dù có thể thực hiện phép tính này bằng tích chập, nhưng việc mô hình hóa hành vi nhiệt trong bộ mô phỏng mạch điện như SPICE sẽ dễ dàng hơn. Đặc biệt, công cụ SOAtherm trong LTspice có thể được sử dụng để mô hình hóa hành vi nhiệt của MOSFET. Trên 10ms Đối với hầu hết các MOSFET, nhiệt độ vỏ không tăng đáng kể trong các sự kiện thoáng qua kéo dài dưới 10ms, vì cần thời gian để nhiệt di chuyển qua silicon và đồng của MOSFET. Khoảng 10ms, nhiệt bắt đầu truyền đến PCB. Nếu mấu đồng của MOSFET nhỏ, nhiệt độ của MOSFET bắt đầu tăng nhanh hơn khi nhiệt truyền đến PCB. Đối với các gói có mấu đồng lớn hơn (ví dụ, gói D2PAK) nhiệt bắt đầu di chuyển ra ngoài vào các phần của mấu đồng vẫn còn mát. Kết quả là, các gói có nhiều đồng hoạt động tốt hơn trong các ứng dụng SOA cao (thiết kế hoán đổi nóng, bộ khuếch đại tuyến tính, v.v.) so với MOSFET có ít đồng hơn, ngay cả khi trở kháng nhiệt thoáng qua và đồ thị SOA của chúng xuất hiện tương tự. Hãy coi đồng như một bể chứa giúp hạn chế sự gia tăng nhiệt độ MOSFET trong các sự kiện trong khung thời gian 10ms – 10s. Biểu đồ trở kháng nhiệt thoáng qua và biểu đồ SOA thường là giả mạo, bởi vì chúng được tạo ra bằng cách giả định nhiệt độ vỏ máy được cố định ở 25 ° C bằng một bộ tản nhiệt hoàn hảo không thể tưởng tượng được. Hình ở đây cho thấy các đặc tính nhiệt mô phỏng của gói Power-SO8 và gói D2PAK được hàn vào PCB với mặt phẳng đồng 1oz ở lớp trên cùng.

Ở tốc độ 1ms, nhiệt tập trung trong khuôn silicon. Silicon D2PAK mát hơn với trở kháng nhiệt 0.075 ° C / W so với 0.14 ° C / W của Power-SO8, chủ yếu do khuôn silicon lớn hơn trong D2PAK. Ở 10ms, nhiệt bắt đầu chạm đến đáy của mấu đồng, và nhiệt độ bắt đầu khác nhau. Ở 100ms, khuôn Power-SO8 có nhiệt độ tăng 4.2 ° C / W, trong khi độ tăng nhiệt của D2PAK chỉ là 0.6 ° C / W. Rõ ràng, lượng đồng bổ sung trong D2PAK tiết kiệm trong ngày. Mô hình nhiệt SOAtherm trong LTspice dự đoán nhiệt độ chết tối đa của MOSFET Một nhà thiết kế chỉ trang bị bảng dữ liệu MOSFET Các biểu đồ SOA phải đối mặt với một thách thức khó khăn trong việc dự đoán sự phù hợp của MOSFET đối với thiết kế hoán đổi nóng. May mắn thay, hành vi nhiệt của MOSFET (và SOA) có thể được mô hình hóa trong các trình mô phỏng mạch như LTspice. Biểu tượng SOAtherm có trong LTspice bao gồm một bộ sưu tập các mô hình nhiệt MOSFET giúp đơn giản hóa công việc dự đoán nhiệt độ khuôn tối đa của MOSFET theo thời gian, ngay cả trong vùng Spirito. Mô hình nhiệt báo cáo nhiệt độ của điểm nóng nhất trên khuôn MOSFET mà không ảnh hưởng đến hoạt động điện của mô hình MOSFET. Để tốt hơn hay tệ hơn, các mô hình SOAtherm dựa trên bảng dữ liệu của nhà sản xuất MOSFET và do đó chỉ chính xác như dữ liệu của chính nhà sản xuất. Với ý nghĩ đó, hãy thiết kế với nhiều lợi nhuận vì các đường cong SOA do các nhà sản xuất MOSFET cung cấp thường là những con số điển hình mà không đủ sâu để tính đến sự thay đổi từng phần. Sử dụng SOAtherm Để sử dụng SOAtherm, hãy đặt biểu tượng SOAtherm-NMOS lên trên MOSFET trong một mô phỏng LTspice (Hình 3). Điện áp tại các chân Tc và Tj của ký hiệu SOAtherm-NMOS cho biết nhiệt độ vỏ và nhiệt độ tiếp giáp silicon tương ứng. (Tham khảo hướng dẫn SOAtherm-NMOS để biết thêm thông tin về cách sử dụng mô hình này, bao gồm cách điều chỉnh cài đặt nhiệt độ môi trường xung quanh và các thông số khác.) Sau khi chạy mô phỏng, nhiệt độ silicon và vỏ máy có thể được quan sát trong trình xem dạng sóng (Hình 4) . Trong dạng sóng được hiển thị ở đây, nhiệt độ tiếp giáp silicon MOSFET tăng từ 25 ° C đến 72 ° C. Nhiệt độ trường hợp tăng từ 25 ° C đến 35 ° C. (Mức tăng 1V trên chân Tc hoặc Tj tương đương với mức tăng nhiệt độ 1 ° C.) Hãy nhớ mô phỏng các trường hợp đặc biệt Có một số trường hợp đặc biệt quan trọng không nên bỏ qua khi sử dụng SOAtherm để xác định xem giới hạn SOA của MOSFET có thể bị vượt quá hay không. Bước cung cấp đầu vào. Ví dụ, các yêu cầu SOA của ứng dụng viễn thông −48V, trong đó nguồn cung cấp đầu vào có thể nhanh chóng chuyển từ −36V đến −72V có thể yêu cầu MOSFET với các khả năng SOA đáng kể. Khi nguồn cung cấp được quy định trước hoặc được kiểm soát tốt để loại bỏ các bước như vậy, các yêu cầu SOA sẽ giảm xuống. Khởi động thành một tải. Mạch hạ nguồn có thể bật và tạo ra dòng điện trước khi nguồn cung cấp được tăng cường hoàn toàn, hoặc một thành phần như tụ điện có thể bị hỏng trong trường hợp đoản mạch điện trở. Mô phỏng tải điện trở ở đầu ra có thể chỉ ra thời điểm MOSFET có thể bất ngờ phải chịu điều kiện yêu cầu SOA quan trọng. Ngắn mạch ở đầu ra xảy ra trong quá trình hoạt động bình thường.

Hình 3. SOAtherm đơn giản hóa việc lựa chọn MOSFET trao đổi nóng bằng cách đánh giá SOA trong mô phỏng mạch LTspice. Hiệu ứng Spirito Cách đây nhiều năm khi dòng điện tối đa trong thiết kế trao đổi nóng nhỏ hơn 10A, rất dễ dàng tìm thấy một MOSFET để đáp ứng hầu hết các ứng dụng. Hai điều đã thay đổi trong thập kỷ qua. Đầu tiên, dòng cung cấp đã tăng lên đáng kể với 100A trở lên trở nên phổ biến. Thứ hai, các nhà sản xuất MOSFET đã nỗ lực cải thiện các thông số kỹ thuật về điện trở của MOSFET (RDS (ON)) khi chúng được bật hoàn toàn. Trớ trêu thay, điều này đã làm giảm SOA có sẵn ở điện áp từ nguồn sang nguồn cao hơn trong cái được gọi là “hiệu ứng Spirito”. Giáo sư Paolo Spirito1 giải thích rằng khi các nhà sản xuất MOSFET đã tăng độ dẫn điện để cải thiện điện trở, thì các MOSFET có xu hướng bị hỏng do hình thành các điểm nóng không ổn định. Hai yếu tố chính cạnh tranh để xác định xem các điểm nóng có gây ra lỗi MOSFET hay không. Một yếu tố là khả năng tiêu hao điện năng của MOSFET mà không làm tăng nhiệt độ nhanh chóng. (Điều này được phản ánh trong đường cong trở kháng nhiệt thoáng qua.) Yếu tố cạnh tranh thứ hai là xu hướng các tế bào MOSFET “bỏ chạy” bằng cách lấy trộm nhiều dòng điện hơn từ các tế bào lân cận khi chúng trở nên nóng hơn. Yếu tố thứ hai này bị chi phối bởi hệ số nhiệt độ của điện áp ngưỡng của MOSFET, điện áp này giảm xuống khi nhiệt độ tăng, gây ra hiện tượng "dòng điện đông đúc" trong các tế bào nóng hơn. (Độ dẫn điện MOSFET giảm khi nhiệt độ tăng do giảm độ linh động của hạt tải điện trong kênh dẫn của MOSFET. Nó phần nào chống lại các hiệu ứng đông đúc hiện tại, nhưng có thể được bỏ qua một cách an toàn trong cách giải thích này.) Bên trong một gói MOSFET, có một khuôn silicon chứa một mảng của các ô MOSFET với cổng, cống và nguồn của chúng được kết nối song song. Khi một số tế bào trở nên nóng hơn các tế bào khác, điện áp ngưỡng của chúng giảm so với các tế bào mát hơn, khiến các tế bào nóng hơn dẫn nhiều dòng điện hơn. Nếu các yếu tố cạnh tranh được trích dẫn ở trên đạt đến tình trạng không ổn định, các tế bào nhất định có thể chạy theo nhiệt, tạo ra ngày càng nhiều dòng điện cho đến khi chúng tự hủy. Hiệu ứng Spirito được quan sát chủ yếu ở điện áp VDS cao vì sự thay đổi nhất định trong dòng điện của tế bào dẫn đến sự thay đổi công suất lớn hơn ở VDS cao, dẫn đến xu hướng tăng nhiệt của tế bào. Tương tự, hiệu ứng Spirito rõ rệt nhất ở dòng điện thấp hơn, nơi có nhiều thời gian hơn để các tế bào MOSFET chạy theo nhiệt. (Ở dòng điện cao hơn, nhiệt độ khuôn trung bình đạt đến 150 ° C hoặc 175 ° C trước khi bất kỳ tế bào nào thể hiện sự thoát nhiệt đáng kể.) Vì lý do này, VDS cao và vùng ID thấp của ô SOA, nơi hiệu ứng Spirito chiếm ưu thế, đôi khi được gọi là “vùng Spirito” và được đánh dấu trong SOA PSMN1R5-30BLE trong Hình 3.

Vùng Spirito

Hình 4. SOAtherm dạng sóng. Điện áp tương ứng với ° C. Ví dụ sử dụng Bộ điều khiển trao đổi nóng kép phạm vi hoạt động rộng LTC4226 LTC4226 là bộ điều khiển hoán đổi nóng kép điều khiển MOSFET kênh N bên ngoài trong các ứng dụng có điện áp cung cấp cao tới 44V. Trong mạch ở Hình 5, LTC4226 cung cấp các tính năng giới hạn dòng điện và ngắt mạch cho nguồn 12V và nguồn 5V. Bộ hẹn giờ ngắt mạch được cấu hình với các tụ điện được kết nối với các chân FTMR1 và FTMR2. Khi điện áp trên một trong hai điện trở cảm giác nằm trong khoảng từ 50mV đến 86mV, tụ điện tương ứng tại FTMR1 hoặc FTMR2 được tăng cường với dòng điện 2µA. & lt; img src = 'https: //www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/mosfet-safe-operating-area-and-hot-swap-circuits/figure- 5.png? W = 435 'alt =' Hình 5 '& gt; Hình 5. Bộ điều khiển trao đổi nóng LTC4226 bảo vệ nguồn cung cấp 12V và 5V. Cả hai nguồn cung cấp đều cung cấp dòng điện ở trạng thái ổn định 9A và lên đến 17.2A trong thời gian chuyển tiếp. Bởi vì giới hạn dòng điện không được thực hiện cho đến khi điện áp cảm biến đạt tới 86mV, công suất tiêu tán trong MOSFET là không đáng kể miễn là dòng điện vẫn dưới 86mV / 5mΩ = 17.2A. Khi dòng điện vượt quá mức đó, giới hạn dòng điện được kích hoạt và chân FTMR1 hoặc FTMR2 tăng lên với 20µA. MOSFET của kênh thích hợp bị tắt khi chân FTMR tương ứng đạt đến 1.23V, đặt thời gian tối đa trước khi MOSFET tắt. Trong ví dụ này, tụ điện 100nF định cấu hình thời gian chờ giới hạn dòng điện 6.2ms cho cả hai kênh. Với LTC4226, trường hợp xấu nhất xảy ra trường hợp xấu nhất là tiêu tán công suất MOSFET khi đầu ra bị nối đất. Do đó, việc xác định SOA cần thiết rất đơn giản. (Với bộ điều khiển hoán đổi nóng có tính năng gập lại hoặc giới hạn nguồn hiện tại, cần nhiều nỗ lực hơn để xác định điều kiện tải trong trường hợp xấu nhất.) Tham khảo biểu đồ SOA trong Hình 1 cho PSMN1R5-30BLE, có thể thấy rằng 6.2ms là tốt bên trong giới hạn SOA ở 17.2A và 12V. Mô phỏng SOAtherm xác nhận rằng tổng mức tăng nhiệt độ đường giao nhau nhỏ hơn 50 ° C. Mô phỏng tương tự cho thấy mức tăng nhiệt độ vỏ máy không đáng kể khoảng 5 ° C, dự kiến sẽ xảy ra từ gói D2PAK khá lớn này trong một sự kiện ngắn 6ms. Nguồn 5V trong ứng dụng ví dụ này sử dụng gói powerPAK-SO8 cho MOSFET, gói này nhỏ hơn D2PAK được sử dụng cho nguồn 12V. Một gói nhỏ hơn có thể được sử dụng cho nguồn 5V vì mức tiêu tán điện trong trường hợp xấu nhất của MOSFET của nguồn 5V là 17.2A • 5V = 86W so với mức 17.2A • 12V = 206W mức tiêu tán trong trường hợp xấu nhất của MOSFET của nguồn 12V. Mô phỏng SOAtherm của mạch này dự đoán mức tăng nhiệt độ mối nối là 40 ° C, bao gồm cả mức tăng nhiệt độ của trường hợp là 30 ° C. Sự gia tăng nhiệt độ trường hợp lớn hơn được giải thích là do kích thước của gói powerPAK-SO8 nhỏ hơn (và tương ứng ít đồng hơn) so với D2PAK được sử dụng cho nguồn cung cấp 12V. Các tính toán và mô phỏng ở trên giúp xác minh thiết kế mạch và lựa chọn MOSFET, nhưng thử nghiệm cuối cùng phải được thực hiện trong phòng thí nghiệm với một mạch lắp ráp. Vì yêu cầu SOA trong trường hợp xấu nhất của LTC4226 xảy ra với đầu ra ngắn, thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đơn giản như nhanh chóng áp dụng nguồn điện đầu vào với đầu ra nối đất. Một kỹ thuật tốt là cắm nóng mạch LTC4226 vào nguồn điện trực tiếp để mô phỏng sự kiện hoán đổi nóng thực tế. Ngoài ra, có thể áp dụng đoản mạch đầu ra trong khi nguồn cung cấp đầu vào được cung cấp đầy đủ. Để xác định xem mạch có dư thừa hay không, hãy đổi tụ hẹn giờ sang giá trị lớn hơn và kiểm tra lại. Mạch trong Hình 6 cho thấy một kỹ thuật sử dụng hai MOSFET song song khi một MOSFET đơn lẻ có thể không đáp ứng các yêu cầu SOA của một ứng dụng. Nói chung, không nên sử dụng MOSFET song song để tăng khả năng SOA của mạch. Sự không khớp giữa các MOSFET, đặc biệt là sự không khớp về điện áp ngưỡng, có thể dẫn đến một MOSFET chạy nhiệt và dẫn tất cả dòng điện. Tuy nhiên, mạch trong Hình 6 sử dụng an toàn các MOSFET song song bằng cách thực hiện giới hạn dòng điện độc lập trong mỗi kênh, ngăn không cho MOSFET chạy mất. <img src = 'https: //www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/mosfet-safe-operating-area-and-hot-swap-circuits/figure-6 .png? w = 435 'alt =' Hình 6 '> Hình 6. Bộ điều khiển hoán đổi nóng LTC4226 bảo vệ nguồn cung cấp 12V trong khi cung cấp dòng điện trạng thái ổn định 18A và lên đến 34.4A trong thời gian chuyển tiếp. Ngoài ra, các PNP ghép chéo, Q1 và Q2, chỉ cho phép bộ hẹn giờ ngắt mạch kích hoạt khi cả hai MOSFET đang dẫn dòng điện đầy đủ của chúng. Nếu không có các PNP ghép chéo, bộ hẹn giờ ngắt mạch của một kênh có thể kích hoạt nếu nó đang phân phối dòng tải lớn hơn. Kết luận Do mức năng lượng yêu cầu trong các ứng dụng hoán đổi nóng đã tăng lên, do đó, có những lo ngại về khu vực hoạt động an toàn của MOSFET. Thông thường, khía cạnh thách thức nhất của việc thiết kế mạch trao đổi nóng công suất cao là xác định xem một MOSFET cụ thể có khả năng hỗ trợ ứng dụng hay không. Ở mức tối thiểu, nhà thiết kế mạch phải cảm thấy thoải mái khi diễn giải các âm mưu MOSFET SOA. Khi mức công suất tăng lên và đạt đến giới hạn của công nghệ MOSFET hiện có, sự hiểu biết về các biểu đồ trở kháng nhiệt tạm thời và khả năng mô phỏng hành vi này trong mô phỏng mạch SPICE là những công cụ vô giá trong kho vũ khí của nhà thiết kế mạch trao đổi nóng. Ghi chú 1 G. Breglio, F. Frisina, A. Magri và P.