在本《電源設計小貼士》中,，我們將最終對一種估算熱插拔" title="熱插拔">熱插拔 MOSFET 溫升" title="溫升">溫升的簡單方法進行研究。在《電源設計小貼士28》中,，我們討論了如何設計溫升問題的電路類似方法。我們把熱源建模成了電流源,。根據(jù)系統(tǒng)組件的物理屬性,，計算得到熱阻和熱容。遍及整個網(wǎng)絡的各種電壓代表各個溫度,。

 

本文中,，我們把圖 1 所示模型的瞬態(tài)響應與圖 3 所示公開刊發(fā)的安全工作區(qū)域（SOA" title="SOA">SOA 曲線）部分進行了對比。

 

 

圖 1 將散熱容加到 DC 電氣模擬電路上

 

根據(jù) CSD17312Q5 MOSFET,、引線框以及貼裝 MOSFET 的印制電路板 (PWB) 的物理屬性,，估算得到圖 1 的各個值。在查看模型時,，可以確定幾個重要的點,。PWB 到環(huán)境電阻（105^oC/W）為到環(huán)境的最低電阻通路，其設定了電路的允許 DC 損耗,。將溫升限制在 100^oC,，可將電路的允許 DC 損耗設定為 1 瓦,。其次，存在一個 10 秒鐘的 PWB 相關時間恒量,，所以其使電路板完全發(fā)熱的時間相當長,。因此，電路可以承受更大的電脈沖,。例如,，在一次短促的脈沖期間，所有熱能對芯片熱容充電,，同時在更小程度上引線框?qū)崛莩潆?。通過假設所有能量都存儲于裸片電容中并求解方程式(dV = I * dt / C)得到 I，我們可以估算出芯片電容器可以存儲多少能量,。結(jié)果是,，I =dV * C /dt = 100 ^oC * 0.013F / 1ms =1300 瓦，其與圖 3 的 SOA 曲線圖相一致,。

 

圖 2 顯示了圖 1 的仿真結(jié)果以及由此產(chǎn)生的電壓響應,。其功耗為 80 瓦，不同的時間恒量一眼便能看出,。綠色曲線為裸片溫度,，其迅速到達一個 PWB 相關恒定電壓（藍色曲線）。您還可以看到一個引線框的第二時間恒量（紅色曲線）,，其稍微有一些滯后,。最后，您還可以看見 PWB 的近似線性充電,，因為大多數(shù)熱能（電流）都流入其散熱電容" title="散熱電容">散熱電容,。

 

 

圖2熱能流入PWB 時明確顯示的三個時間恒量

 

我們進行了一系列的仿真，旨在驗證模型的準確性,。圖 3 顯示了這些仿真的結(jié)果,。紅色標注表示每次仿真的結(jié)果。將一個固定電源（電流）放入電路中,，相應間隔以后對裸片電壓（溫升）進行測量,。模型始終匹配 SOA 曲線。這樣做的重要性是,，您可以使用該模型的同時使用不同的散熱片和 PWB 參數(shù),。例如，該 SOA 數(shù)據(jù)是針對缺乏強散熱能力的最小尺寸 PWB,。我們可以增加電路板尺寸來降低其環(huán)境熱阻,，或者增加銅使用量來提供更好的熱傳播—最終降低溫度。增加銅使用量也可以提高散熱能力。

 

圖 3 散熱模型與指示點的 MOSFET CSD17312 SOA 曲線一致

 

下次,，我們將討論獲得隔離偏置電源的一種簡單電路,，敬請期待。

 

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