估算熱插拔MOSFET的瞬態(tài)溫升—第1部分
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
圖 1 MOSFET SOA 曲線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：
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(gè)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(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)制造廠商提供的 SOA 曲線圖進(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，敬請期待。我們將對等效電路中的一些散熱時(shí)間恒量進(jìn)行討論。
評(píng)論