在本電源設(shè)計(jì)小貼士以及下次的小貼士中，我們將研究一種估算熱插拔MOSFET 溫升的簡(jiǎn)單方法,。熱插拔電路用于將電容輸入設(shè)備插入通電的電壓總線(xiàn)時(shí)限制浪涌電流。這樣做的目的是防止總線(xiàn)電壓下降以及連接設(shè)備運(yùn)行中斷,。通過(guò)使用一個(gè)串聯(lián)組件逐漸延長(zhǎng)新連接電容負(fù)載的充電時(shí)間,，熱插拔器件可以完成這項(xiàng)工作。結(jié)果,，該串聯(lián)組件具有巨大的損耗,，并在充電事件發(fā)生期間產(chǎn)生溫升。大多數(shù)熱插拔設(shè)備的制造廠(chǎng)商都建議您查閱安全工作區(qū)域(SOA) 曲線(xiàn),，以便設(shè)備免受過(guò)應(yīng)力損害,。圖1所示SOA 曲線(xiàn)顯示了可接受能量區(qū)域和設(shè)備功耗，其一般為一個(gè)非常保守的估計(jì),。MOSFET 的主要憂(yōu)慮是其結(jié)溫不應(yīng)超出最大額定值,。該曲線(xiàn)以圖形的形式向您表明，由于設(shè)備散熱電容的存在它可以處理短暫的高功耗,。這樣可以幫助您開(kāi)發(fā)一個(gè)精確的散熱模型,，以進(jìn)行更加保守、現(xiàn)實(shí)的估算,。

圖1 MOSFET SOA 曲線(xiàn)表明了允許能耗的起始點(diǎn)

     在《電源設(shè)計(jì)小貼士9》中,，我們討論了一種電氣等效電路，用于估算系統(tǒng)的散熱性能,。我們提出在散熱與電流,、溫度與電壓以及散熱與電阻之間均存在模擬電路。在本設(shè)計(jì)小貼士中,，我們將增加散熱與電容之間的模擬電路,。如果將熱量加到大量的材料之中，其溫升可以根據(jù)能量(Q),、質(zhì)量(m) 和比熱(c) 計(jì)算得到,，即：

能量正好是功率隨時(shí)間變化的積分：

然后合并上述兩個(gè)方程式，我們得到我們的電容散熱模擬(m*c) 如下：

表1 列出了一些常見(jiàn)材料及其比熱和密度,，其或許有助于建模熱插拔器件內(nèi)部的散熱電容,。

表1 常見(jiàn)材料的物理屬性

    只需通過(guò)估算您建模的各種系統(tǒng)組件的物理尺寸，便可得到散熱電容,。散熱能力等于組件體積,、密度和比熱的乘積。這樣便可以使用圖2所示的模型結(jié)構(gòu),。

     該模型以左上角一個(gè)電流源作為開(kāi)始,，其為系統(tǒng)增加熱量的模擬。電流流入裸片的熱容及其熱阻,。熱量從裸片流入引線(xiàn)框和封裝灌封材料,。流經(jīng)引線(xiàn)框的熱量再流入封裝和散熱片之間的接觸面,。熱量從散熱片流入熱環(huán)境中。遍及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電壓代表高于環(huán)境的溫升,。

圖2 將散熱電容加到DC 電氣模擬

    熱阻和熱容的粗略估算顯示在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,。該模型可以進(jìn)行環(huán)境和DC 模擬，可幫助根據(jù)制造廠(chǎng)商提供的SOA 曲線(xiàn)圖進(jìn)行一些保守計(jì)算,。下次,，我們將繼續(xù)討論熱插拔旁路組件，敬請(qǐng)期待,。我們將對(duì)等效電路中的一些散熱時(shí)間恒量進(jìn)行討論,。

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