Cálculos de disipación de energía MOSFET - hojas de datos de Diodes Inc.

10

Mirando las hojas de datos de Diodes Inc., tengo problemas para seguir sus cálculos de límite de disipación de potencia para sus MOSFETS.

Por ejemplo, para DMG4496SSS http://www.diodes.com/_files/datasheets/ds32048.pdf

Especifican en la página 1

  • I_D (max) = 8A @ V_GS = 4.5V (con un R_DS (encendido) = 0.029 ohm)

Pero entonces la hoja de datos también da en la página 2:

  • Disipación de potencia P_D = 1.42 W
  • Temperatura de unión T_J = 150 ° C
  • Resistencia térmica R_ \ theta = 88.49 K / W

Y en la página 3:

  • R_DS (encendido) @ V_GS = 4.5V, I_DS = 8A aproximadamente 0.024 ohmios

Para mí esto parece un gran desastre:

  1. P = 0.029 ohm * (8A) ^ 2 = 1.86 W que es significativamente mayor que la disipación de potencia permitida de P_D = 1.42 W de la página 2
  2. incluso con el valor R_DS (encendido) = 0.024 ohmios de la página 3, P = 1.54 con todavía es mayor que la disipación de potencia permitida
  3. las cifras de disipación de potencia permitidas son al menos autoconsistentes: P_D = (T_J-T_A) / R_ \ theta = (150 ° C-25K) / 88.49 K / W = 1.41 W
  4. Sin embargo, los gráficos R_DS (on) vs V_GS e I_D vs V_DS parecen ser inconsistentes: mirando el caso de V_GS = 3.5 V: en la figura 1, la tangente en el punto (V_DS = 0.5V, I_D = 10A) es aproximadamente 6A / 0.5V que parece implicar un R_DS (encendido) = 0.5V / 6A = 0.083 ohm. Mirando la fig. 3 sin embargo, el R_DS (encendido) es más parecido a 0.048 ohm a 10A.

¿Cómo usar las hojas de datos de Diodes Inc?

Entonces, dada la hoja de datos, ¿cómo se calcularía I_DS (max) si se proporciona algo de V_GS y algo de V_DS? Por ejemplo, V_GS = 6V y V_DS = 12V.

power mosfet temperature datasheet ARF
fuente
2
Obtenga un +1 de mí, únicamente para leer una hoja de datos con ese detalle.
PlasmaHH
Buen artículo relacionado: mcmanis.com/chuck/robotics/projects/esc2/FET-power.html
jippie
1
@jippie Gracias por la referencia, desafortunadamente eso explica por qué la potencia nominal del MOSFET es MENOR que la sugerida por las cifras P_D y R_DS (on). En la hoja de datos a la que hice referencia, la potencia nominal es MÁS ALTA que la sugerida por P_D y R_DS (activado) ... - ¡La primera es completamente lógica, la segunda no debería ser físicamente posible!
ARF
1. I_Dmax generalmente se especifica en V_GS = 10V o quizás 5V para un MOSFET de nivel lógico. 2. I_Dmax no está limitado por la disipación de potencia de la manera que usted piensa: imagine impulsos de 100ns con un ciclo de trabajo del 1%. En tal caso, sería posible pasar 30V / 0.024Ohm = mucho más de 8A sin exceder el límite de disipación de energía, y aún así destruir el dispositivo. Las especificaciones de la primera página a menudo son valores típicos en lugar de valores garantizados, por lo que no los tomaría demasiado en serio si se contradicen ligeramente en otra parte. ¿Eso ayuda un poco?
Oleksandr R.
También debería decir que la resistencia térmica no es una cantidad estática, sino que depende del tiempo porque el MOSFET tiene una cierta capacidad de calor y velocidad de difusión térmica. Los pulsos de corriente poco frecuentes y potentes lo calentarán básicamente solo en la medida de su valor RMS, no instantáneamente hasta la incandescencia. Ver también (35352) .
Oleksandr R.

Respuestas:

6

Sí, esa es la forma en que funcionan las hojas de datos MOSFET. La clasificación de corriente máxima realmente significa "Esta es la corriente máxima que puede obtener a través de esto, si no violara otras especificaciones en el proceso, aunque no tenemos idea de cómo hacerlo. Ponemos esto aquí porque creo que es genial, y tal vez alguien es lo suficientemente tonto como para comprar una camioneta de ellos antes de darse cuenta de que en realidad no pueden ejecutar la pieza a este valor para cualquier conjunto de condiciones del mundo real " .

Básicamente, cada uno de los límites del dispositivo se especifica por separado. Tienes que mirar lo que estás haciendo y revisar cuidadosamente cada uno. El límite real de la corriente suele ser la temperatura de la matriz. Para verificar eso, mire el Rdson máximo para el nivel de su unidad de compuerta, calcule la disipación debida a su corriente, multiplíquelo por la resistencia térmica del dado a la temperatura ambiente, agregue eso a su temperatura ambiente y compare el resultado con la temperatura máxima de funcionamiento del dado . Cuando calcula todo esto al revés para encontrar la corriente máxima que puede tomar el dispositivo antes de sobrecalentarse, generalmente encontrará que está muy por debajo de la especificación de corriente máxima absoluta.

Olin Lathrop
fuente