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MOS管单脉冲能量怎么评估?

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lxt87
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  • 2017-7-6 15:41:25
10问答币
如附件的电路图,开始时MOS管处于关断状态,电容电压为0V。当MOS的gate突然加一个15V的高电压,电容C1开始充电,电压上升,即MOS管的DS电压开始从400V下降到0V的过程中,Vds>Vgs-Vth,MOS工作于线性恒流区,电流峰值被MOS管限制在5A左右(如图3的Id电流与Vds关系),脉冲电流宽度8us,这个时候的单脉冲能量近似为E=U*I*t=400V/2*5A*8us=8mJ,

请问MOS管中有什么参数能够评估MOS能不能承受这样的瞬间能量?
谢谢各位前辈!!

MOS 单脉冲电流.png
MOS 单脉冲电流波形.png
MOS线性区电流与DS电压关系.png

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关于瞬态结温,有两个方法: 1)计算法:用刚才获得的瞬态能耗,乘以该元件的瞬态热阻,就是理论结温。 2)实测法:完整测量电容放电后瞬间;反向对MOSFET通电,测得MOSFET寄生二极管电压、电流值。反查该二极管V-I特性,即可获得真实结温。

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h8f10
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  • 2017-7-6 16:30:19
 
冲击电流受限于Id,max 然后温度受限于Tj
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  • 2017-7-11 08:16:34
 
这个电流脉冲只是在开机时有一下,正常工作就没有了,要怎么推算瞬间的Tj?
h8f10
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  • 2017-7-11 08:54:12
 
你确定这个是MOS管上流过的电流?你的回路里是有电感的啊。一般而言,上电时出现的电流冲击尖峰来自于X电容。
lxt87
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  • 2017-7-11 08:57:48
 
回路没有电感,这不是开关电源电路,只是做的一个电容充电的脉冲电流检测电路,原理图如上图,实际测出流过MOS管的电流与仿真结果一样。
nc965
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  • 2017-7-7 22:14:01
 
当MOS的gate突然加一个15V的高电压。
先搞懂什么叫“突然”,参考阅读:【关于时间的概念
lxt87
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  • 2017-7-11 08:17:40
 
老哥, 我语文高考不及格,别闹,回归主题好吧!
nc965
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  • 2017-7-11 08:22:35
 
主题就是“突然"是多少?工程上叫di/dt,没有这个参数,只能得出神仙数据。
lxt87
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  • 2017-7-11 08:33:18
 
我关心的不是di/dt是多少,我关心的是MOS的单脉冲能量用什么方法来评估,电流峰值6A,半峰值宽度8us,你如果知道就先谢谢你,如果不知道别扯别的。
nc965
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  • 2017-7-11 09:01:51
 
我知道的是:单脉冲能量要用di/dt的方法来评估,至少要知道脉冲过程。如果你能理解,算你的收获,如果不能理解,扯别的也不能理解。
lxt87
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  • 2017-7-11 09:22:15
 
上升时间600ns,峰值6A,上升的di/dt=10A/us,
MOS电流.png
lxt87
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  • 2017-7-11 09:33:55
 
愿听大神详解!看看怎么通过di/dt来评估单脉冲能量,也给世纪电源网的小伙伴们长长见识!
nc965
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  • 2017-7-11 10:06:53
 
你这个实测波形就对了,有di/dt,电流过程才能与电压过程相乘,才能得到功率过程,最后向能量归结。这是常识,不算见识。
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  • 2017-7-11 10:15:21
 
能量我早就算过了,大约8mJ,这个电流过程和MOS管规格书中关于EAS的评估方法不太一样(EAS是在gate不加电压,而Vds电压达到击穿电压时流过的单脉冲能量),不知可不可以用EAS能量来评估?
nc965
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  • 2017-7-11 10:20:27
 
说能量,说的是能量平衡,总能量为A,在MOS上必定少于A,这不就是你的问题吗?
lxt87
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  • 2017-7-11 10:26:55
 
A是什么东东?能说清楚一点吗?看看你自己的回复,哪句是有用的?是我问题太难还是水平问题?豪言壮语说了那么多!di/dt也告诉你了,怎么评估你倒是说个123出来?
知之为知之,不知为不知,是知也!


nc965
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  • 2017-7-11 11:06:55
 
A就是你说的8mJ,致于来路是否清楚,自己可再核实一遍。现在的问题是MOS上分配了多少焦耳?己经给出的信息量己经足够,一般人不需要进一步提示。但是少数人可能还能不理解,认为没用,不知者不为过,与豪言壮语也扯不上关系。
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  • 2017-7-11 12:27:34
 
8mJ就是MOS上消耗的能量,只是我不知道MOS管的规格书中该用哪个参数来衡量我的MOS在8mJ情况下会不会有可靠性问题!那我问问大家,有几个人听懂了你说的是什么意思?是理解能力问题还是表达能力问题?
nc965
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  • 2017-7-11 12:40:31
 
MOS耐受脉冲功率冲击的能力有专门的表述,功率与能量的区别在于时间,一查表即可得出结果,还没见过谁为此纠结过,一般会阅读说明书的人都懂。也扯不到其他事情上去。
lxt87
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  • 2017-7-11 13:06:10
 
终于回到主题了,早这么说早解决了,请问你所说的查表是指什么表?SOA曲线吗?做为一个电源网的菜鸟,真诚的向您提问!
nc965
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  • 2017-7-11 14:35:23
 
早就说了,要有脉冲电流过程、要有峰值(你最早那个模型算不出峰值)、要有时间的概念,才能用那个SOA曲线表。
同时还提醒你,还要有能量平衡的概念,小心那只二极管上也有若干焦尔。
Coming.Lu
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  • 2017-7-11 13:54:13
 
是态度问题。
lxt87
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  • 2017-7-11 14:35:16
 
我敬仰有真材实料的人,我敬仰有说话有依据不扯皮的人,我敬仰虚心好学的人,我敬仰热心参与讨论的人;鄙视不懂装懂的人,鄙视偷换概念扯皮的人。我提的这个问题,相信大部分电源工程师都没有研究过,所以发出来想问一下大家有没有研究过这方面的。而且在基本开关电源中也没有这样的应用,正如8楼的h8f10所说的那样,一般开关电源中是有电感给MOS管进行限流的(我敬仰h8f10这样的工程师,说话负责,先把事情具体情况清楚再发表评论的人)。 我发这个帖子不仅仅是为我自己,也是希望大家能够借这个问题对MOS管的安全工作有更深入的理解。切勿扯皮说空话!


Coming.Lu
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  • 2017-7-11 14:36:21
 
看吧,就这态度,愿天保佑你。
admin
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管理员
  • 2017-7-11 16:11:16
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大家都是交流技术问题,为技术让路
xkw1cn
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  • 2017-7-11 15:07:43
 
对于楼主这种变态非线性应用,这种简单的仿真;没有任何意义。

既然是评估,自然需要考虑三方面内容:
1)电容实际储能。楼主的算法,大多情况可以接收。暂且这样。
2)电容内阻。
3)连接线内阻。

剩下;就是MOSFET自己的损耗了。
xkw1cn
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  • 2017-7-11 15:12:37
 
楼主的主贴最后一图,清晰说明,MOSFET漏极电流与栅电压有关;也与漏极电压有关。且函数是非线性的。
结合上帖内容;楼主要想知道MOSFET实际单脉冲能量损耗。在没有百万级以上仿真软件支持下,建议实测。

基本上;超过10W的;带功率分析的示波器已经可以满足测试要求。
lxt87
  • lxt87
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  • 2017-7-11 15:23:16
  • 倒数9
 
谢谢,11楼是我的实际测试的MOS管电流波形(6A,6us,),电流峰值与脉冲宽度与仿真数据基本一致在一个数量级上(仿真为5A,8us),
其实我的实际电路就是图1中的那样,MOS管的电压就是一个400V下降到0的过程,电容C1充满电后,MOS电流也就为0了。
xkw1cn
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  • 2017-7-11 15:34:29
  • 倒数7
 
如果不是电容对电容的直接冲击,前面的源通常已经限流了。
另外;MOSFET安全工作区间图告诉我们,如果脉冲宽度没有超10uS,一般MOSFET都是安全的。所以;8uS可以过。
建议去查下MOSFET安全工作区间图,核查一下。
xkw1cn
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  • 2017-7-11 15:15:38
 
也就是说,利用示波器中的高级函数功能,将MOSFET瞬间电压、电流相乘后积分,获得MOSFET实际吃到的能量。
xkw1cn
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  • 2017-7-11 15:17:09
 
关于MOSFET是否能承受这个能量,无非是考察MOSFET结温是否高过额定。
xkw1cn
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  • 2017-7-11 15:21:18
  • 倒数10
 
关于瞬态结温,有两个方法:
1)计算法:用刚才获得的瞬态能耗,乘以该元件的瞬态热阻,就是理论结温。
2)实测法:完整测量电容放电后瞬间;反向对MOSFET通电,测得MOSFET寄生二极管电压、电流值。反查该二极管V-I特性,即可获得真实结温。

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  • 2017-7-11 15:27:54
  • 倒数8
 
瞬态热阻是指这个图吧!对single pulse 按10us查表,热阻在0.01C/W。瞬态功率按400V/2*6A算为1200W,这样算出结温只升高12度。

图中有个公式:Tjmax=PDmax*Rθjc+Tc  意思是 结温=瞬态功率*瞬态热阻(j-c)+表面温度

这样只要这个结温不超过器件规格书的最大结温是不是就是OK的?
MOS热阻.png
xkw1cn
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  • 2017-7-11 15:34:53
  • 倒数6
 
对头!
lxt87
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  • 2017-7-11 15:53:52
  • 倒数5
 
非常感谢 @xkw1cn

其实在这个实际应用中没有遇到损坏MOS,只是对这们问题没有进行过清楚的理论计算,对这个问题的边界了解不是很清楚,通个帖子真正了解了。

再次感谢!+敬仰

xkw1cn
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  • 2017-7-11 16:13:08
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不用谢!赞赏你的认真精神!
chenyong2433
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  • 2019-3-7 20:23:30
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这个方法挺好用的,非常有帮助
ace2050
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  • 2023-6-29 10:25:56
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那如果电流不是脉冲还是一个尖峰该怎么转化了?
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