九条小鱼儿
认证:普通会员
所在专题目录 查看专题
功率MOSFET应用指南-3-极限值到底有没有用?
功率MOSFET应用指南-4-安全工作区域SOA
功率MOSFET应用指南-5-什么是雪崩强度?
功率MOSFET应用指南-6-浅谈MOSFET中的电容
功率MOSFET应用指南-7-RC热阻模型及热仿真
功率MOSFET应用指南-8-MOSFET可不可以并联使用?
作者动态 更多
功率MOSFET应用指南-12-时间失效率FIT
2020-12-13 22:37
功率MOSFET应用指南-11-EOS的失效特征
2020-11-15 21:59
功率MOSFET应用指南-10-散热设计的注意事项
2020-11-07 16:46
功率MOSFET应用指南-9-RC snubber的设计
2020-10-27 21:55
功率MOSFET应用指南-8-MOSFET可不可以并联使用?
2020-10-08 22:16

功率MOSFET应用指南-7-RC热阻模型及热仿真

一. 热阻抗的定义:

我们今天要谈及的MOSFET的热阻模型其实是指热阻抗Zth,它包含了两部分:热阻和热容,即Zth=Rth+Cth。他们都是MOSFET固有的物理属性。

热阻Rth:是指当有热量在物体上传输时,在物体两端温度差与热源的功率之间的比值。

热容Cth:当一系统由于加给一微小的热量dQ而温度升高dT时,dQ/dT 这个量即是该系统的热容。

如果作用在MOSFET上的是瞬时的脉冲功率,由于热容的效应,元件体现出的热阻抗较小;如果元件承受了>1s的脉冲功率,元件趋近达到热平衡,热容的效果将不复存在,Zth几乎和Rth相等。下面的的瞬时热阻抗图就说明了这一特性:

结点温升:根据热阻抗的定义,要想计算出结点温升,那么就需要作用在MOSFET上的脉冲功率及元件的热阻抗值,然后用下面的公式就可以计算出温升:


二. RC热阻模型的建立

如果电阻抗Z=电阻R+电抗C一样,热阻抗Zth=热阻Rth+热容Cth;同理,电子领域的电流就等同于热领域中的元件功率;电压值也可以等效为温度值。具体的等效对应关系如下表:

根据这样的等效关系,我们就可以将元件的热阻抗Zth以电子的R和C来呈现出来,并通过电路仿真的方法求得元件的温升值。

这种模型的等效也是各大MOSFET供应商认可的较快速的评估方法。所以在元件的网站上也都会给出所对应的的RC热阻模型,我们只需要下载下来,将RC模型进行相对应的赋值即可。如下图所示:


三. 基于LTspice的热仿真实例

下面的实例是一个MOSFET的高边开关驱动电路,其中右侧的C1,C2,C3,C4,R4,R5,R6和R7组成的是元件的热阻模型,其中的电容值和电阻值也都是根据供应商给出的模型进行设定的。将电流源激励B1的值设为作用在元件上的功率值,Vmb1为元件焊接衬底的初始值,当运行LTspice后,电流源B1后的电压值即为元件结合点温度Tj。


综上所示,MOSFET的RC热阻模型为我们元件的设计选型提供较为简单快速的评估方法,将设计的风险降低!

声明:本内容为作者独立观点,不代表电子星球立场。未经允许不得转载。授权事宜与稿件投诉,请联系:editor@netbroad.com
觉得内容不错的朋友,别忘了一键三连哦!
赞 12
收藏 14
关注 508
成为作者 赚取收益
全部留言
0/200
  • 星球居民-e6kAxsbs 2020-10-12 09:17
    能不能讲讲在实际中如何选择,实际的拓扑中得到mos管的损耗,然后在仿真中得到温度,再实测出温度,进行对比
    回复
  • iHlyn 2020-10-09 16:05
    大开眼界,真是好文
    回复 1条回复
  • 高导科技01 2020-10-07 15:37
    讲的真好!
    回复 1条回复
  • 高导科技01 2020-10-07 15:37
    不好意思,我是材料类工厂业务,贵司设计的热阻模型项目有需要导热界面材料吗?可以来电咨询。18126446330张生,如有叨扰,还请见谅。
    回复 1条回复