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[参考译文] CSD16325Q5:CSD16325Q5

Guru**** 2382760 points
Other Parts Discussed in Thread: CSD16325Q5, CSD17573Q5B
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/884796/csd16325q5-csd16325q5

器件型号:CSD16325Q5
主题中讨论的其他器件: CSD17573Q5B

您好!

请参见下图、SOA 图中提到的脉冲时序、它们是脉冲的"打开"时序还是"打开+关闭"时序?

我是说1msec 是指"on"周期为1msec 的脉冲还是"total"("on"+ off)周期为1msec 的脉冲? 如果1ms 是总周期、那么1ms 的导通周期或占空比是多少? 如何了解这些数字?

此外、为什么图中仅显示高达1ms 的脉冲宽度、为什么不显示100usec 或10usec 以及更多? 这是否意味着该 MOSFET 只能支持1ms 的脉冲、而不能支持比1ms 更快/更小的脉冲宽度?

请建议

谢谢

桑托什

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    您好、Santosh、

    感谢您关注 TI FET。 在下面、您可以在我们的 MOSFET 数据表中找到有关 TI 如何指定 SOA 的链接。 CSD16325Q5数据表中包含的 SOA 曲线适用于单个导通脉冲。 对于重复脉冲、您可以使用 MOSFET 数据表中包含的瞬态热阻抗曲线。 CSD16325Q5是一款较旧的器件、可计算 SOA 曲线。 对于脉宽小于1ms 的情况、最大电流受数据表第1页上的绝对最大额定电流(200A)的限制。 由于这是一款较旧的器件、我们建议将 CSD17573Q5B 用作较新的器件替换器件。 该器件数据表中的 SOA 曲线基于实际的测试到故障数据。

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    尊敬的 John:

    感谢您的回复。

    参考 CSD17573Q5B 数据表、第一页中提到了43A 的持续漏极电流。 这是否意味着如果散热器可以将 TJ 保持在150摄氏度以下、我可以连续拉43A?

    tj =130 (降额)

    TA = 40

    PD = 43A (ID)* 1V (VDS)= 43瓦

    TJ= TA + PD * Rth (JA)

    130=40+43*Rth (JA)

    RTH (JA)= 2度/瓦

    因此、如果我选择热阻小于2摄氏度/瓦的散热器(有源/无源)、我是否能够在 VDD 为1V 时拉取连续43A 漏极电流? 我的理解是否正确?

    请建议

    我的电路

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    您好、Santosh、

    MOSFET 数据表第1页上的连续漏极电流额定值是计算的数量、但受封装限制的电流除外、该电流由硅片和封装/引线框之间的接口决定。 这可以是 CSD17573Q5B 使用的接合线或铜夹。 我在下面提供了一些链接、这些链接按封装说明了 TI FET 的连续电流额定值、热阻抗和功率耗散能力。 您的计算正确。 然而、如果不是无法实现、那么实现2°C/W 的 RthetaJA 将非常困难。 TI 将 RthetaJC 规范为封装底部的散热焊盘、最大厚度为0.8摄氏度/瓦 在5x6mm SON 封装中持续耗散43W 是不切实际的。 如果这是脉冲、则可以使用 MOSFET 数据表中的瞬态热阻抗曲线来计算结温上升。 您可能需要考虑并联多个 FET、以便在更大的表面积和封装数量上散热。

    e2e.ti.com/.../understanding-mosfet-data-sheets-part-3

    e2e.ti.com/.../understanding-mosfet-data-sheets-part-6-thermal-impedance

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    你(们)好

    是的、我最终将并联 MOSFET。 但我的主要问题是、实际上我可以从单个 MOSFET 中拉出的最大电流。

    实际意义上而言、它具有实际的 Rth (JA)。 与 Tcase 不同、温度为25摄氏度。 我假设 Tcase 为75至100摄氏度

    因此、请建议 VDS 为1V 时、我实际上可以通过单个 MOSFET (CSD17573Q5B)拉取的最大持续漏极电流。  

    另外、您能否建议在顶部而非底部暴露漏极焊盘的 MOSFET、以便在顶部的 MOSFET 上连接散热器。 以便我可以实现2°C/W 散热器

    谢谢

    桑托什

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    您好、Santosh、

    理论上、您可以使用相同的计算来确定 VDS = 1V 时的最大持续电流、如下所示:

    PDmax =(Tj - Tcase)/RthetaJC、IDmax = PDmax/Vds

    如果 Tj = 130°C 且 Tcase = 75°C、则 PDmax =(130-75)/0.8 = 68.75W、IDmax = 68.75W/1V = 68.75A。

    实际上、您需要一个散热器和散热接口、该接口可在环境中耗散68.75W 功率。 如果环境温度为25摄氏度、 则散热器+热界面所需的热阻可按如下方式计算:

    RthetaCA =(75°C - 25°C)/68.75W = 0.727°C/W、这对于散热主要路径进入 PCB 的 SMT 封装而言不太现实。 您可以散热此封装的顶部、但顶部外壳的 RthetaJC 大约为11摄氏度/瓦 您还可以散热板的背面。 如果没有散热器、我已经看到良好的 PCB 设计能够实现20 - 25°C/W 的有效 RthetaJA。 然后、计算将变为:

    PDmax =(Tj - Ta)/RthetaJA_eff =(130-25)/25= 4.2W。

    在 Ta = 55°C 时、该值降至3W (Vds = 1V 时 IDmax = 3A)。

    TI 已停止在 SON 封装顶部采用暴露金属的双冷却 MOSFET 封装产品。 TI 提供的唯一可直接连接到散热器的封装是 TO220。 下面是 TO220封装中所有 TI FET 列表的链接。 此封装的 RthetaJC 最大为0.4°C/W 有许多散热器制造商可以帮助您进行散热器设计和选择。

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    你(们)好

    感谢您的解释

    1) 1)"RthetaJC 到顶部外壳大约为11摄氏度/瓦" 您是如何获得该值的?

    2) 2)我了解连续漏极电流100A 受封装键合线限制。 如果我尝试拉取的电流超过100A、接合线将熔化是否正确?  

    3) 3)那么400A 脉冲电流限制的限制因素是什么? 400A 的这个数字是如何计算出来的? 此限制来自哪里?

    当 VGs=4.5V (来自数据表)且 VDD 为1V 时、RDS (ON)为1.19m Ω 时的 bcz、则 Id=1/1.19m Ω=840A

    4) 4) 2.5V VGS 的 RDS (on)值是多少? bcz 数据表中的 VGS 与 Rdson 图仅在2.5V VGS 之后显示

    谢谢

    桑托什

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    您好 Santosh、

    再次感谢您关注 TI MOSFET。 请查看以下我的答案:

    1. TI 封装团队进行的热仿真的结果。
    2. CSD17573Q5B 和 CSD16325Q5均采用铜夹封装。 与键合线不同、FET 源的连接使用铜夹。 100A 电流可能不会立即熔化或损坏铜夹、但根据电流密度限制、它是最大电流。
    3. 400A 是 TI 测试设备的最大限制。 IDM 是一个使用瞬态热阻抗的计算值(数据表中的图1)、假设外壳温度保持在25摄氏度: PDM =(Tjmax - Tcase)/ZthetaJC & IDM = sqrt (PDM/RDS_ON)、其中 RDS_ON 的值为 Tj = 150摄氏度(25摄氏度时的值约为1.7倍-请参阅数据表中的图8)。 我们的计算结果为~485A、截断为400A。 请查看以下博客的链接。
    4. TI 不会在 VGS = 2.5V 时指定、测试或保证 RDS (ON)。 数据表中包含的 RDS (on)与 VGS 曲线适用于典型器件。 VGS = 2.5V 位于曲线的非常陡峭的部分、其中 RDS (on)呈指数级增长。 由于工艺变化、阈值电压轻微变化可能导致 RDS (ON)发生较大变化。

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    你(们)好

    根据您在第3点提到的公式并参考瞬态热阻抗图

    以下是占空比为1%的不同脉冲下的 PDM 和 IDM 值。 在任何情况下、我都看不到 IDM 是485或400安培、您的计算结果是~480安培。 请提出建议。 最大 ID 被视为占空比为1%的80A @10usec 脉冲。 我很困惑。

    脉冲(1%占空比) 标准系数 Zjc PDM IDM
    TJ 150 100毫秒 0.8. 0.64 195.3 9.8.
    TC 25 10毫秒 0.4. 0.32. 390.6 13.9
    RJC 0.8. 1毫秒 0.15 0.12 1041.7 22.7.
    RDS_ON 2.023. 100 μ C 0.028 0.0224 5580.4. 52.5
    10 μ s 0.012. 0.0096 13020.8. 80.2

    此外、还需要任何最小 VDD 来拉取特定数量的 ID。 我的意思是、假设我想拉40A @ 0.8 VDD 是可能的吗? 或者、我是否需要最低 VDD、该电压仅可高于40A 的 ID

    谢谢

    桑托什

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    您好 Santosh、

    我查看了 CSD17578Q5B 根据原始特性数据进行的 IDM 计算。 下面是我们实现485A 的方法:

    • 对于1%占空比和0.01s 脉宽:标准化工厂= 0.375 (测量数据)
    • PDM =(150C - 25C)/(0.8C/W x 0.375)= 417W
    • 在150C 时、RDS (on)= 1.77m Ω(测量数据)
    • IDM = sqrt (417W/1.77m Ω)= 485A

    现在、我知道数据表显示 IDM 的脉冲持续时间<= 100us、占空比<= 1%。 我不知道为什么这个计算在10ms 脉冲持续时间、1%占空比上使用 ZthetaJC。 显然、在100us、1%占空比下、使用 ZthetaJC 时电流会高得多。 在任何情况下、我们都会将该值截断为400A、因为这是我们的测试设备的最大电流。

    我不确定 VDD 是什么意思。 这是否应为 FET 的漏源电压 VDS? 获得40A IDS 对 VDS 没有限制。 请查看数据表中的图2和图3。 使用正确的栅极驱动器、您应该在 VDS = 0.8V 时轻松实现 IDS = 40A。 典型数据显示、您需要 VGS ~ 2.45V 才能获得 IDS = 40A。

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    你(们)好

    我的 ID 计算中有一个错误。 我错过了 RDS_ON 中的"mili"。 下面是正确的一个、对于10msec、1%的占空比为~453A。 这很好、因为我的 RDS 为2.02mil、您的 ID 为1.77mil、因此您的 ID 为~485。

    因此、如果计算值为~485A、但由于您的测试设备(您的电源设备最高可达400A)、您是否将其限制为400A? 因此、它实际上不是 MOSFET 的限制。 如果您的电源电流仅为200A、那么您的 MOSFET 限值是否会达到200A?

    以及如何测量 RDS_ON? 请建议

     

    按 VDD、我是说请参见随附的图像  


    脉冲(1%占空比) 标准系数 Zjc PDM IDM
    TJ 150 100毫秒 0.8. 0.64 195.3 30.7.
    TC 25 10毫秒 0.375 0.3. 416.7 453.8
    RJC 0.8. 1毫秒 0.15 0.12 1041.7 717.6.
    RDS_ON 0.002023. 100 μ C 0.028 0.0224 5580.4. 1660.9.
    10 μ s 0.012. 0.0096 13020.8. 2537.0

    谢谢

    桑托什

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    您好 Santosh、

    正如我所解释的那样、IDM 的400A 截止频率是用于测试 TI FET 的设备的一个限制。 我没有关于这一主题的任何进一步的细节。 TI 根据 MOSFET 数据表中电气特性表中指定的条件测试 RDS (ON)。 电流脉冲的持续时间非常短(< 1ms)、以避免自发热、这会由于该参数的正温度系数而产生较高的 RDS (ON)值。 我不能随意分享有关 TI 生产测试程序的任何更多信息。

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    你(们)好

    感谢您的支持

    感谢您的努力

    此致

    桑托什

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    您好、Santosh、

    不用客气。 再次感谢您关注 TI MOSFET。 我想我们可能对 MOSFET 数据表中的详细信息感到太困扰、而不是专注于您的应用。 在我看来、此电路用于测试具有恒流负载的直流/直流转换器。 请告诉我、我是否能够提供有关 FET 在此应用中将如何执行的更多见解或信息。