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大功率直流穩壓電源电路设计如何保证MOS管在安全区工作
編輯:揚州凱弘電源科技有限公司   發布時間:2018-06-06

大功率直流穩壓電源電路設計工程師最怕什麽?炸機!用著用著就壞了,莫名其妙MOS管就炸了,真是又怕又恨,可到底是哪裏出問題了呢?這一切都和SOA相關。

我們知道開關大功率直流穩壓電源中MOSFET、 IGBT是最核心也是最容易烧坏的器件。大功率直流穩壓電源電路中開關器件長期工作于高電壓大電流狀態,承受著很大的功耗,一但過壓或過流就會導致功耗大增,晶圓結溫急劇上升,如果散熱不及時,就會導致器件損壞,甚至可能會伴隨爆炸,非常危險。這裏就衍生一個概念,安全工作區。


一、什麽是安全工作區?

安全工作区:SOA(Safe operating area)是由一系列(电压,电流)坐标点形成的一个二维区域,大功率直流穩壓電源電路中開關器件正常工作時的電壓和電流都不會超過該區域。簡單的講,只要器件工作在SOA區域內就是安全的,超過這個區域就存在危險。

二、SOA具體如何應用和測試呢?

大功率直流穩壓電源電路中開關器件的各項參數在數據手冊中都會明確標注,這裏我們先來解讀兩個參數:

lVDS(Drain-source voltage):漏源电压标称值,反应的是漏源极能承受的最大的电压值;

lIDM(Drain current(pulsed)):漏源最大单脉冲电流(非重复脉冲),反应的是漏源极可承受的单次脉冲电流强。

 器件手册一般都会提供SOA(Safe operating area)数据图表,主要和晶圆的散热、瞬间电压和电流的承受能力有关,通过IDM和VDS及器件晶圆沟道损耗的限制形成一个工作区域,称为安全工作区,如下图所示。安全工作区可以避免管子因结温过高而损坏。

示波器的測試應用非常簡單,使用電壓、電流探頭正常測試開關管的VDS和IDM,並打開SOA分析功能,對照數據手冊的SOA數據設置好示波器的SOA參數即可。一但波形觸碰到安全區以外的區域,就說明器件超額工作,存在危險。

三、示波器的SOA分析功能有哪些作用?

l支持連續測試,並統計通過及失敗的總數次,該模式可用于連續烤機測試;

l支持觸碰(波形超出安全區域)停止、自動截圖、聲音提示操作;

l安全工作區可通過電壓、電流、功率限制設定,也可自定義設定。

 

四、總結

大功率直流穩壓電源電路中開關器件的安全工作區是一項非常重要的參數,通過示波器的SOA分析功能,可以快速有效的確定器件的工作是否安全,確保777影院院安全可靠。 


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