【申精】4x68推下神坛,科学选择MOS&datasheet的正确打开方式
zvs吧
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不知道从什么时候起原来是屌丝用的ZVS。变得下料下的要多狠有多狠。一个个求推荐更好的管子,或者有谁知道了一个看上去很强大的管子。但是这些管子真的好用或者真的可以有那么大的提升么?。
这里我将介绍一个SUPER-247封装的MOS 。因为截图排版很累,所以可能其他的管子和他作比较的时候我会只说数字了。所有数据来自ALL datasheet。大家可以放心数据的真实性。我没必要说谎的。如果对我的说法有异议欢迎提出,毕竟我也没做过实验不知道具体怎么样。当然提出异议请拿出证据。不然我会保留你在我的帖子乱喷的证据供大家瞻仰。
先放出管子的首页介绍。听我慢慢讲。
2015年12月21日 07点12分 1
level 12
二楼自己的。楼中楼放目录。插楼请放3楼的楼中楼
2015年12月21日 07点12分 2
level 12
插楼请在此楼。
2015年12月21日 07点12分 3
[滑稽]
2015年12月21日 09点12分
火前插[滑稽]
2015年12月21日 09点12分
顶。。
2015年12月21日 11点12分
回复 咸湿的青春 :[滑稽][滑稽][滑稽]
2015年12月21日 15点12分
level 12
上图我们得到如下信息:
1,这管子耐压100V,也就是说差不多24V的ZVS可以工作。
2.VGS在10V时,25摄氏度的温度电流170A。100摄氏度时最大电流120A。至于那个670A嘛。就是这管子的最大瞬态电流。我们用不上。电炮党可以关注一下。
然后看到POWER DISSIPATIION,就是说这管子最大散耗功率是580W。这句话什么意思呢。当然不是这货裸奔超频,然后一秒钟对外辐射580J的热量。而是说散热条件很好。背上加了足够大的散热片。壳温强制保持25度,然后这种情况下最大散耗功率是580W。有人就说了,卧槽好屌的啊。250才190W好不好。这个时候我们来看下一行的内容。这个3.8 的是啥呢。这个我们稍后再说。现在先说一下我刚才说的25度注意是壳温,不是散热片温度,壳到散热片还有0.24C/W的热阻,这样为了达到25度的壳温,散热片要保持在-114度才可以!一般不会有这样的条件,因此也就不能期望580W。
下面GS电压30V我就不说了。然后单次雪崩能量和雪崩电流,这里不涉及,有兴趣的可以去百度。
2015年12月21日 07点12分 4
level 12
上一楼。我们提到了这楼解释那个3.8的是啥数值。还有我上面说了一个热阻。这个热阻又是啥,我们来解释一下。百度百科解释的很好,我这里简单的过滤一下,浅显化给大家说说。
当热量在物体内部以热传导的方式传递时,遇到的阻力称为导热热阻
当热量流过两个相接触的固体的交界面时,界面本身对热流呈现出明显的热阻,称为接触热阻。产生接触热阻的主要原因是,任何外表上看来接触良好的两物体,直接接触的实际面积只是交界面的一部分,其余部分都是缝隙。热量依靠缝隙内气体的热传导和热辐射进行传递,而它们的传热能力远不及一般的固体材料。接触热阻使热流流过交界面时,沿热流方向温度 T发生突然下降,这是工程应用中需要尽量避免的现象。减小接触热阻的措施是:①增加两物体接触面的压力,使物体交界面上的突出部分变形,从而减小缝隙增大接触面。②在两物体交界面处涂上有较高导热能力的胶状物体──导热脂。
上面是通用的现在我再来讲讲电子里用的术语
首先轻触一下概念和术语,下文PDF中会说道。请认真看:
热量在热流路径上遇到的阻力,反映介质或介质间的传热能力的大小,表明了 1W热量所引起的温升大小,单位为℃/W或K/W。用热功耗乘以热阻,即可获得该传热路径上的温升。可以用一个简单的类比来解释热阻的意义,换热量相当于电流,温差相当于电压,则热阻相当于电阻。
热阻Rja:芯片的热源结(junction)到周围冷却空气(ambient)的总热阻,乘以其发热量即获得器件温升。热阻Rjc:芯片的热源结到封装外壳间的热阻,乘以发热量即获得结与壳的温差。
热阻Rjb:芯片的结与PCB板间的热阻,乘以通过单板导热的散热量即获得结与单板间的温差。
热阻Rcs表示外壳至散热片的热阻,
热阻Rsa表示散热片的热阻
热阻Rca表示外壳至空气的热阻
一般,热阻公式中,Tcmax =Tj - P*Rjc的公式是在假设散热片足够大而且接触足够良好的情况下才成立的,否则还应该写成 Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rcs+Rsa).没有散热片时,Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rca)。 一般使用条件用Tc =Tj - P*Rjc的公式近似。 厂家规格书一般会给出Rjc,P等参数。一般P是在25度时的功耗.当温度大于25度时,会有一个降额指标(Derating Factor)。
[吐舌]实例
举个实例:一、三级管2N5551 规格书中给出25度(Tc)时的功率是1.5W(P),Rjc是83.3℃/W。此代入公式有:25=Tj-1.5*83.3,可以从中推出Tj为150度。芯片最高温度一般是不变的。所以有Tc=150-Ptc*83.3,其中Ptc表示温度为Tc时的功耗.假设管子的功耗为1W,那么,Tc=150-1*83.3=66.7度。注意,此管子25度(Tc)时的功率是1.5W,如果壳温高于25度,功率就要降额使用.规格书中给出的降额为12mW/度(0.012W/度)。我们可以用公式来验证这个结论.假设温度为Tc,那么,功率降额为0.012*(Tc-25)。则此时最大总功耗为1.5-0.012*(Tc-25)。把此时的条件代入公式得出: Tc=150-(1.5-0.012*(Tc-25))×83.3,公式成立. 一般情况下没办法测Tj,可以经过测Tc的方法来估算Ttj,公式变为: Tj=Tc+P*Rjc。同样以2N5551为例.假设实际使用功率为1.2W,测得壳温为60度,那么: Tj=60+1.2*83.3=159.96此时已经超出了管子的最高结温150度了!按照降额0.012W/度的原则,60度时的降额为(60-25)×0.012=0.42W,1.5-0.42=1.08W.也就是说,壳温60度时功率必须小于1.08W,否则超出最高结温.假设规格书没有给出Rjc的值,可以如此计算: Rjc=(Tj-Tc)/P,如果也没有给出Tj数据,那么一般硅管的Tj最大为150至175度.同样以2N5551为例。知道25度时的功率为1.5W,假设Tj为150,那么代入上面的公式: Rjc=(150-25)/1.5=83.3 如果Tj取175度则 Rjc=(175-25)/1.5=96.6 所以这个器件的Rjc在83.3至96.6之间.如果厂家没有给出25度时的功率.那么可以自己加一定的功率加到使其壳温达到允许的最大壳温时,再把数据代入: Rjc=(Tjmax-Tcmax)/P 有给Tj最好,没有时,一般硅管的Tj取150度。
补充说明[吐舌]
我还要作一下补充说明。可以把半导体器件分为大功率器件和小功率器件。1、大功率器件的额定功率一般是指带散热器时的功率,散热器足够大时且散热良好时,可以认为其表面到环境之间的热阻为0,所以理想状态时壳温即等于环境温度.功率器件由于采用了特殊的工艺,所以其最高允许结温有的可以达到175度。但是为了保险起见,一律可以按150度来计算.适用公式:Tc =Tj - P*Rjc.设计时,Tj最大值为150,Rjc已知,假设环境温度也确定,根据壳温即等于环境温度,那么此时允许的P也就随之确定.2、小功率半导体器件,比如小晶体管,IC,一般使用时是不带散热器的。所以这时就要考虑器件壳体到空气之间的热阻了。一般厂家规格书中会给出Rja,即结到环境之间的热阻.(Rja=Rjc+Rca)。同样以三级管2N5551为例,其最大使用功率1.5W是在其壳温25度时取得的.假设此时环境温度恰好是25度,又要消耗1.5W的功率,还要保证壳温也是25度,唯一的可能就是它得到足够良好的散热!但是一般像2N5551这样TO-92封装的三极管,是不可能带散热器使用的。所以此时,小功率半导体器件要用到的公式是: Tc =Tj - P*Rja。 Rja:结到环境之间的热阻.一般小功率半导体器件的厂家会在规格书中给出这个参数。2N5551的Rja厂家给的值是200度/W。已知其最高结温是150度,那么其壳温为25度时,允许的功耗可以把上述数据代入Tc =Tj - P*Rja 得到 25=150-P*200,得到P=0.625W。事实上,规格书中就是0.625W.因为2N5551不会加散热器使用,所以我们平常说的2N5551的功率是0.625W而不是1.5W!还有要注意,SOT-23封装的晶体管其额定功率和Rja数据是在焊接到规定的焊盘(有一定的散热功能)上时测得的。3、另外告诉大家一个窍门,其实一般规格书中的最大允许储存温度其实也是最大允许结温。最大允许操作温度其实也就是最大允许壳温.最大允许储存温度时,功率P当然为0,所以公式变为Tcmax =Tjmax - 0*Rjc,即Tcmax =Tjmax。是不是很神奇!最大允许操作温度,一般民用级(商业级)为70度,工业级的为80度.普通产品用的都是民用级的器件,工业级的一般贵很多。 热路的计算,只要抓住这个原则就可以了:从芯片内部开始算起,任何两点间的温差,都等于器件的功率乘以这两点之间的热阻.这有点像欧姆定律。任何两点之间的压降,都等于电流乘以这两点间的电阻。不过要注意,热量在传导过程中,任何介质,以及任何介质之间,都有热阻的存在,当然热阻小时可以忽略.比如散热器面积足够大时,其与环境温度接近,这时就可以认为热阻为0.如果器件本身的热量就造成了周围环境温度上升,说明其散热片(有散热片的话)或外壳与环境之间的热阻比较大!这时,最简单的方法就是直接用Tc =Tj - P*Rjc来计算.其中Tc为壳温,Rjc为结壳之间的热阻.如果你Tc换成散热片(有散热片的话)表面温度,那么公式中的热阻还必须是结壳之间的加上壳与散热器之间的在加散热器本身的热阻!另外,如果你的温度点是以环境来取点,那么,想想这中间包含了还有哪些热路吧。比如,散热片与测试腔体内空气之间的热阻,腔体内空气与腔体外空气间的热阻.这样就比较难算了。
2015年12月21日 07点12分 5
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来来来细心的你一定看到了。这里的我基本都已经讲完了。现在就剩一个DV/DT 和焊接温度没讲了。焊接温度没啥的。我们不是搞玻峰焊,没必要管。反正有好几次焊台400度拆MOSIGBT。不过不推荐大家这么做啊。
关于DV/DT。我们下一楼再讲
2015年12月21日 07点12分 6
level 12
我们看到DV/DT那行这么写到Peak diode recovery dv/dt直译就是。峰值二极管恢复dv/dt。很多人知道电容的DV/DT对于电容的性能很重要。那么是不是MOS的DV/DT也很重要呢。曾经我也觉得这个很重要,后来我发现很多MOS IGBT都找不到这一栏。而且这个数值不同管子差别也不大20A的管子和170A的管子可能差了两三伏每ns。(250是5,3810是2.3)试想一下。我多一ns就能弥补的差距,在我们一般几十KHz,最高几M逆天的。有区别么?
2015年12月21日 08点12分 7
level 12
前面提到了热阻之类的,顺便分享一下MOS散热的资料吧。
前面我们提到不要真的以为一个管子就可以耗散580W,那个是极限功率,是强制保持管子的壳温25度的场合下才能达到。注意是壳温,不是散热片温度,壳到散热片还有0.24C/W的热阻,这样为了达到25度的壳温,散热片要保持在-114度才可以!一般不会有这样的条件,因此也就不能期望580W。
不过有个规律,就是可以大体用到极限功率的1/4甚至1/3
上图是PDF中的资料说明该管耗散150W的时候,结到散热片的热阻为0.50 C/W,因此温差为75度,因此在最大结温175度的时候,允许散热片温度为100度,因此可行
然后网友用4368测试的。此时管芯已经接近极限温度了,但散热片的温度只有67.6度,说明上面表格的管壳-散热片的热阻没有0.24那么大。接下来看东芝的一个资料
说明TO-3P的塑封管,不加绝缘、加导热硅脂,热阻只有0.1到0.2。那么按照大家平时会放绝缘垫和导热胶。那么大家可以自己看一下。
事实上有个很有趣的计算过程我放在楼下了,是一个论坛的盆友提出的
2015年12月21日 09点12分 8
level 12
好奇加了绝缘垫的TO220和直接上塑封三极管在型号相同时的耗散功率区别!
绝缘垫热阻
硅橡胶绝缘垫片厚度为0.5mm,截面积2.5cm2 0.26W/m℃ 带入公式=7.69
硅橡胶绝缘垫片厚度为0.5mm,截面积2.5cm2 0.26W/m℃ 带入公式=4.65
那不是加了绝缘垫的TO220散热还不如塑封的管子吗
2015年12月21日 09点12分 9
level 12
讲了这么久都是在讲管子散热问题,稍微有些跑题,不过是为了后续铺垫,也许以后有机会会单独整理出来。@吧务,求精,给点动力明天讲MOS的压降和并联MOS问题,速度快可能会讲到驱动和MOS电容问题
2015年12月21日 09点12分 10
考虑要不要帖子改叫MOS选型和使用——贴吧流言BUSTER
2015年12月21日 09点12分
跑的不是一般严重[黑线]
2015年12月21日 10点12分
回复 wtywtykk :因为要讲就顺便讲了,到时候慢慢全部讲了可能洋洋洒洒几万字吧
2015年12月21日 10点12分
强烈支持楼主[吐舌]
2015年12月22日 05点12分
level 12

2015年12月21日 13点12分 15
level 12
[真棒]
2015年12月21日 15点12分 16
level 11
留名 期待
2015年12月21日 17点12分 17
level 10
支持一下楼主[吐舌]
2015年12月21日 23点12分 18
level 12
。。。今天头晕上午回学校办手续,晕车了。这几天我会整理一下思路一口气发的
2015年12月22日 05点12分 19
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