1、SOA 失效SOA 失效指的是过流损坏,也就是说,电流超过了 MOSFET 的安全工作区引起的失效,一般是由于 Id 超过了器件规格测定的最大值,使得 MOSFET 的热损耗过大,长期热量累积而导致的失效。
2、SOA失效机器预防
SOA失效是指电源在运行时异常的大电流和电压同时叠加在MOSFET上面,造成瞬时局部发热而导致的破坏模式。或者是芯片与散热器及封装不能及时达到热平衡导致热积累,持续的发热使温度超过氧化层限制而导致的热击穿模式。
关于SOA各个线的参数限定值可以参考下面图片,每个 MOSFET 的数据手册里面都有。
下面我们分析下图中标注的 5 个区域的含义
这个地方主要限制最大的额定电流和脉冲电流,因为此刻的横轴显示电压很低,那么更多的是大电流导致的 SOA 失效。
在 2 的区域内属于电流电压都安全的区域,但是也要看器件的结温(取决于 Rdson 大小),如果结温超过了 150 度,也会导致 SOA 失效。
在 3 号区域内,我们可以看到根据不同的时间被扩展了三次,分别对应着 10ms,1ms 和 100us,这里主要看器件的耗散功率,本质上是能够承受住 10ms 的最大电流值。
在 4 号区域,这是一个电流值封顶的区域,这里指的就是脉冲电流的最大值的限制,超过了就会导致 SOA 失效。
在 5 号区域,这是一个电压的封顶区域,这里主要限制 Vds 上的电压。
我们电路中的MOSFET,只要保证能器件处于上面限制区的范围内(2 和 3),就能有效的规避由于MOSFET而导致的电源失效问题的产生。
预防措施:
确保在最差条件下,MOSFET的所有功率限制条件均在SOA限制线以内。
将OCP功能一定要做精确细致。在进行OCP点设计时,一般可能会取1.1-1.5倍电流余量,然后就根据IC的保护电压比如0.7V开始调试RSENSE电阻。另外有些MOSDriver 还集成了过流保护功能,也可以尝试,就是贵。
合理的热设计冗余也是非常必要的,对于额定电流和最大电流工作时间的可靠性测试必不可少,记得叠加上工作环境温度。
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