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如何確保MOS管工作在安全區

來源: 發布時間:2017-11-02 09:19:52 次瀏覽
電源工程師最怕什么?炸機!用著用著就壞了,莫名其妙MOS管就炸了,真是又怕又恨,可到底是哪里出問題了呢?這一切都和SOA相關。
 
我們知道開關電源中MOSFET、 IGBT是最核心也是最容易燒壞的器件。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。這里就衍生一個概念,安全工作區。
 
一、什么是安全工作區?
安全工作區:SOA(Safe operating area)是由一系列(電壓,電流)坐標點形成的一個二維區域,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?
開關器件的各項參數在數據手冊中都會明確標注,這里我們先來解讀兩個參數:
lVDS(Drain-source voltage):漏源電壓標稱值,反應的是漏源極能承受的最大的電壓值;
 
lIDM(Drain current(pulsed)):漏源最大單脈沖電流(非重復脈沖),反應的是漏源極可承受的單次脈沖電流強。
 
圖1 開關器件參數表
 
器件手冊一般都會提供SOA(Safe operating area)數據圖表,主要和晶圓的散熱、瞬間電壓和電流的承受能力有關,通過IDM和VDS及器件晶圓溝道損耗的限制形成一個工作區域,稱為安全工作區,如下圖所示。安全工作區可以避免管子因結溫過高而損壞。
 
圖2 器件手冊SOA曲線圖
 
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,并打開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,并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。
 
圖3 示波器SOA測試波形圖
 
四、總結
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,確保產品安全可靠。
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