破解MOSFET數據表（四）——脈沖電流額定值
2020/4/4 19:03:31 點擊：
今天，筆者將談論脈沖電流額定值、它們的計算方法以及在 FET 產品說明書的安全工作區圖中是如何描繪它們的。
產品說明書首頁上出現的脈沖電流額定值（IDM）與連續電流額定值很相似，因為它是一個理論上的計算值。然而，與連續電流額定值不同的是，IDM 只是作為熱約束條件（從正在標準化的 RθJC 到給定的脈沖持續時間以及“絕對最大額定值”表的腳注中明確規定的占空比）的函數被計算出來的。
以最近發布的 CSD17579Q5A 30V N 通道 MOSFET 為例。該部件的產品說明書規定了 105A 的最大脈沖電流額定值，基本條件是脈沖持續時間小于或等于 100μs，占空比小于或等于 1％。為確定用于計算 IDM 的瞬態熱阻抗，我們將參閱下面圖 1 所示的標準化熱阻抗曲線。如果我們在脈沖持續時間為 100μs 時看 1％的占空比（棕色）線，得到的標準化因數為 0.12，我們將用它來計算最大功率，并由此計算出該器件在這樣的脈沖持續時間和占空比條件下可處理的電流。計算這個值要用 0.12 乘以最大直流（DC）RθJC（4.3?C/W），得出的瞬態 ZθJC 為 0.52?C/W。
圖 1：CSD17579Q5A 標準化瞬態熱阻抗曲線
使用這個熱阻抗值并計算最大電流（就像我們計算其對應的連續電流那樣），我們將計算出的熱限制電流為 119A。但是請稍等！產品說明書規定的是 105A！那怎么辦呢？如果您瞧瞧圖 2 在下面所展示的該器件的安全工作區（SOA），可以看出 100μs 的線在達到 119A 前實際上碰到了 RDS（ON）的極限值。這個交點出現在 105A 處。所以，在這樣的情況下，我們將追溯性地減小絕對最大脈沖電流，因為該器件的 RDS（ON）的物理極限值將限制該器件，使其不能達到熱極限值。
圖 2：CSD17579Q5A 安全工作區
我們為出現在 SOA 的每個較大脈沖計算出電流極限值（前提條件是它們不會先碰到 RDS（ON）的極限值），這個值就是那些曲線的上限。
因為絕對最大電流完全是理論上的，所以在發布該部件之前，我們將嘗試獲得一些硬數據來進一步使自己確信：該部件有能力處理這么大的功率。遺憾的是，我們最好的電路板和測試儀也只能使器件的最大脈沖電流達到 400A，這就是那個值能一直為我們發布的所有器件充當人為設置的上限的原因。一些供應商規定了類似的上限，然而其它供應商并不以這樣一種方式限制自己。雖然您永遠不會看到 TI 給 FET 定超過 400A 的 IDM，（無論是在首頁還是在 SOA），但下面的表 1 卻向您展示了在這個 CSD17570Q5B（一種具有極低 RDS（ON）（最大值僅為 0.69mΩ）和熱阻抗（0.8?C/W）的部件）的例子中，理論上的脈沖電流額定值可以高得多么離譜。這用實例說明了如果不同的供應商不認真對待功能參數（如脈沖持續時間）并忽略測試該器件時的實際極限值，它們如何能在夸示了較高的額定值后不被發覺。
表 1：計算的 CSD17570Q5B 脈沖電流
產品說明書首頁上出現的脈沖電流額定值（IDM）與連續電流額定值很相似，因為它是一個理論上的計算值。然而，與連續電流額定值不同的是，IDM 只是作為熱約束條件（從正在標準化的 RθJC 到給定的脈沖持續時間以及“絕對最大額定值”表的腳注中明確規定的占空比）的函數被計算出來的。
以最近發布的 CSD17579Q5A 30V N 通道 MOSFET 為例。該部件的產品說明書規定了 105A 的最大脈沖電流額定值，基本條件是脈沖持續時間小于或等于 100μs，占空比小于或等于 1％。為確定用于計算 IDM 的瞬態熱阻抗，我們將參閱下面圖 1 所示的標準化熱阻抗曲線。如果我們在脈沖持續時間為 100μs 時看 1％的占空比（棕色）線，得到的標準化因數為 0.12，我們將用它來計算最大功率，并由此計算出該器件在這樣的脈沖持續時間和占空比條件下可處理的電流。計算這個值要用 0.12 乘以最大直流（DC）RθJC（4.3?C/W），得出的瞬態 ZθJC 為 0.52?C/W。
圖 1：CSD17579Q5A 標準化瞬態熱阻抗曲線
使用這個熱阻抗值并計算最大電流（就像我們計算其對應的連續電流那樣），我們將計算出的熱限制電流為 119A。但是請稍等！產品說明書規定的是 105A！那怎么辦呢？如果您瞧瞧圖 2 在下面所展示的該器件的安全工作區（SOA），可以看出 100μs 的線在達到 119A 前實際上碰到了 RDS（ON）的極限值。這個交點出現在 105A 處。所以，在這樣的情況下，我們將追溯性地減小絕對最大脈沖電流，因為該器件的 RDS（ON）的物理極限值將限制該器件，使其不能達到熱極限值。
圖 2：CSD17579Q5A 安全工作區
我們為出現在 SOA 的每個較大脈沖計算出電流極限值（前提條件是它們不會先碰到 RDS（ON）的極限值），這個值就是那些曲線的上限。
因為絕對最大電流完全是理論上的，所以在發布該部件之前，我們將嘗試獲得一些硬數據來進一步使自己確信：該部件有能力處理這么大的功率。遺憾的是，我們最好的電路板和測試儀也只能使器件的最大脈沖電流達到 400A，這就是那個值能一直為我們發布的所有器件充當人為設置的上限的原因。一些供應商規定了類似的上限，然而其它供應商并不以這樣一種方式限制自己。雖然您永遠不會看到 TI 給 FET 定超過 400A 的 IDM，（無論是在首頁還是在 SOA），但下面的表 1 卻向您展示了在這個 CSD17570Q5B（一種具有極低 RDS（ON）（最大值僅為 0.69mΩ）和熱阻抗（0.8?C/W）的部件）的例子中，理論上的脈沖電流額定值可以高得多么離譜。這用實例說明了如果不同的供應商不認真對待功能參數（如脈沖持續時間）并忽略測試該器件時的實際極限值，它們如何能在夸示了較高的額定值后不被發覺。
表 1：計算的 CSD17570Q5B 脈沖電流
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