理解英飞凌MOSFET器件的数据手册
仅仅是自己的理解和应用需求,不全面,望见谅。
以器件IPT60R040S7为例
- Power dissipation
Ptot=245W,Tj=25°CP_{tot} = 245W, T_j = 25°CPtot=245W,Tj=25°C
Power dissipation字面意思:功耗。而且此处显然指的是一只管子的功耗。这就有点了不得了。如果我们想要保证管子的结温不高于150度,那么此时计算出来的热阻大概在 (150 - 25)/ 245 = 0.5 °C/W。
datasheet上面给出的热阻数据
Parameter | value.51 |
---|---|
Thermal resistance, junction - case | 0.51 |
Thermal resistance, junction - ambient | 62 |
而我们这时候看期间手册上给出的热阻数据,发现仅仅是从壳到结的热阻就已经达到了0.51.所以,这个功耗应当是在壳温与环境温度相等的情况下计算出来的。相当达到这种散热条件,散热的要求要非常高,近乎理想。所以,实际上器件手册上给出的这个PtotP_{tot}Ptot参考意义不大,仅仅是表征从结到壳的热阻大小。
- Drain-source on-state resistance RDS,onR_{DS, on}RDS,on
typical 0.036 Ω Tj=25T_j = 25Tj=25
typical 0.084 Ω Tj=125T_j = 125Tj=125
我们大致可以从RDS,onR_{DS, on}RDS,on的以上数值看出这个器件的导通损耗水平。
但是若要具体计算电路中器件的导通损耗,仅仅用以上的数据是远不够精确的,还要结合多种因素(如漏极电流、器件温度)对其的影响曲线。可能用到拟合、迭代等多种运算方法。
- MOSFET的各种电容参数
Parameter | Symbol | Value | Note |
---|---|---|---|
Input capacitance | CissC_{iss}Ciss | 3127pF | - |
Output capacitance | CossC_{oss}Coss | 50pF | - |
Effective output capacitance, energy related | Co,erC_{o, er}Co,er | 168pF | - |
Effective output capacitance, time related | Co,trC_{o, tr}Co,tr | 1476pF | - |
各类参数电容和实际寄生电容的关系
- Ciss=Cgd+CgsC_{iss} = C_{gd} + C{gs}Ciss=Cgd+Cgs
- Coss=Cgd+CdsC_{oss} = C_{gd} + C{ds}Coss=Cgd+Cds
- Crss=CgdC_{rss} = C_{gd}Crss=Cgd
- 输入电容的概念比较好理解,也就是栅极的输入电容。CissC_{iss}Ciss是用来指导驱动电路的设计的。
- datasheet自己带的定义:
- Co,erC_{o, er}Co,er is a fixed capacitance that gives the same stored energy as Coss while VDS is rising from 0 to 300V
- Co,trC_{o, tr}Co,tr is a fixed capacitance that gives the same charging time as Coss while VDS is rising from 0 to 300V
- 但是,在datasheet里面给出了很多输出电容的参数。这个如何理解呢?我们先来看一下datasheet里面给出的另一张数据图表。
- 电容的容值随着电压变换的规律。(有规律我们也用不上啊,太复杂了。)
- 所以,工程师们从实际应用的角度,给出了不同的输出电容值。
- 其中, CossC_{oss}Coss是直接的测量结果,可以从以上图表中找出对应的点;
- Co,erC_{o, er}Co,er,能量相关的输出电容。什么时候我们会用到能量呢?— 计算损耗的时候。所以这个电容是用来计算开关损耗的。Ploss=0.5Co,erU2fsP_{loss} = 0.5C_{o, er}U^2f_sPloss=0.5Co,erU2fs
- Co,trC_{o, tr}Co,tr,时间相关的输出电容。什么时候我们会用到时间呢? — 计算时间的时候。由于我现在接触到的电力电子并不多,所以就举一个小例子,当然也可能存在其他的很多应用场景。我们在设计LLC电路的时候,需要计算合适的死区时间来保证全负载范围内的软开关,在那个时候,我们需要的电容就是这个值了,Co,trC_{o, tr}Co,tr,因为死区时间其实就是由这个charging time 决定的。具体的计算公式可以查看相关论文,私聊我也可。
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