在本電源設(shè)計小貼士以及下次的小貼士中,，我們將研究一種估算熱插拔" title="熱插拔">熱插拔 MOSFET 溫升" title="溫升">溫升的簡單方法,。熱插拔電路用于將電容輸入設(shè)備插入通電的電壓總線時限制浪涌電流。這樣做的目的是防止總線電壓下降以及連接設(shè)備運行中斷,。通過使用一個串聯(lián)組件逐漸延長新連接電容負(fù)載的充電時間,，熱插拔器件可以完成這項工作。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)備的制造廠商都建議您查閱安全工作區(qū)域 (SOA" title="SOA">SOA) 曲線，以便設(shè)備免受過應(yīng)力損害,。圖 1 所示 SOA 曲線顯示了可接受能量區(qū)域和設(shè)備功耗,，其一般為一個非常保守的估計。MOSFET" title="MOSFET">MOSFET 的主要憂慮是其結(jié)溫不應(yīng)超出最大額定值,。該曲線以圖形的形式向您表明,，由于設(shè)備散熱電容" title="散熱電容">散熱電容的存在它可以處理短暫的高功耗。這樣可以幫助您開發(fā)一個精確的散熱模型,，以進(jìn)行更加保守、現(xiàn)實的估算,。

 

 

 

圖 1 MOSFET SOA 曲線表明了允許能耗的起始點

 

在《電源設(shè)計小貼士 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) 計算得到,，即：

能量正好是功率隨時間變化的積分：

 

然后合并上述兩個方程式，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,。

材料	比熱 (J/(g*oC)	密度 (g/cm3)
硅	0.7	2.3
熟銅	0.4	8
鋁	0.9	2.7
環(huán)氧樹脂	1	1.4

 

表 1 常見材料的物理屬性

 

只需通過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電流源作為開始,，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框和封裝灌封材料,。流經(jīng)引線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)制造廠商提供的 SOA 曲線圖進(jìn)行一些保守計算,。下次,，我們將繼續(xù)討論熱插拔旁路組件，敬請期待,。我們將對等效電路中的一些散熱時間恒量進(jìn)行討論,。