脉冲电流额定值如何计算

欢迎场效应晶体管（FET）的爱好者们再度光临，阅读“了解MOSFET产品说明书”博客系列的第四部分！今天，笔者将谈论脉冲电流额定值、它们的计算方法以及在FET产品说明书的安全工作区图中是如何描绘它们的。

产品说明书首页上出现的脉冲电流额定值（IDM）与连续电流额定值很相似，因为它是一个理论上的计算值。然而，与连续电流额定值不同的是，IDM只是作为热约束条件（从正在标准化的RθJC到给定的脉冲持续时间以及“绝对最大额定值”表的脚注中明确规定的占空比）的函数被计算出来的。

以最近发布的CSD17579Q5A 30V N通道MOSFET为例。该部件的产品说明书规定了105A的最大脉冲电流额定值，基本条件是脉冲持续时间小于或等于100μs，占空比小于或等于1％。为确定用于计算IDM的瞬态热阻抗，我们将参阅下面图1所示的标准化热阻抗曲线。如果我们在脉冲持续时间为100μs时看1％的占空比（棕色）线，得到的标准化因数为0.12，我们将用它来计算最大功率，并由此计算出该器件在这样的脉冲持续时间和占空比条件下可处理的电流。计算这个值要用0.12乘以最大直流（DC）RθJC（4.3˚C/W），得出的瞬态ZθJC为0.52˚C/W。

图1：CSD17579Q5A标准化瞬态热阻抗曲线

使用这个热阻抗值并计算最大电流（就像我们计算其对应的连续电流那样），我们将计算出的热限制电流为119A。但是请稍等！产品说明书规定的是105A！那怎么办呢？如果您瞧瞧图2在下面所展示的该器件的安全工作区（SOA），可以看出100μs的线在达到119A前实际上碰到了RDS（ON）的极限值。这个交点出现在105A处。所以，在这样的情况下，我们将追溯性地减小绝对最大脉冲电流，因为该器件的RDS（ON）的物理极限值将限制该器件，使其不能达到热极限值。

图2：CSD17579Q5A安全工作区

我们为出现在SOA的每个较大脉冲计算出电流极限值（前提条件是它们不会先碰到RDS（ON）的极限值），这个值就是那些曲线的上限。

因为绝对最大电流完全是理论上的，所以在发布该部件之前，我们将尝试获得一些硬数据来进一步使自己确信：该部件有能力处理这么大的功率。遗憾的是，我们最好的电路板和测试仪也只能使器件的最大脉冲电流达到400A，这就是那个值能一直为我们发布的所有器件充当人为设置的上限的原因。一些供应商规定了类似的上限，然而其它供应商并不以这样一种方式限制自己。虽然您永远不会看到TI给FET定超过400A的IDM，（无论是在首页还是在SOA），但下面的表1却向您展示了在这个CSD17570Q5B（一种具有极低RDS（ON）（最大值仅为0.69mΩ）和热阻抗（0.8˚C/W）的部件）的例子中，理论上的脉冲电流额定值可以高得多么离谱。这用实例说明了如果不同的供应商不认真对待功能参数（如脉冲持续时间）并忽略测试该器件时的实际极限值，它们如何能在夸示了较高的额定值后不被发觉。

表1：计算的CSD17570Q5B脉冲电流

在“了解MOSFET产品说明书”的第五部分，笔者将为脉冲电流额定值（IDM）提供类似的分析，并展示这与产品说明书中的其它参数（包括SOA）有何联系。在此期间，请观看视频“NexFET™：全球最低Rdson的80V和100V TO-220封装MOSFET”，并为您的下一个设计考虑一款TI的NexFET功率MOSFET产品。