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[参考译文] TPS40170：低侧 MOSFET 变热

admin
Guru**** 2407150 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS40170, CSD18543Q3A

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/654885/tps40170-low-side-mosfet-getting-hot

器件型号：TPS40170
主题中讨论的其他器件： CSD18543Q3A

我使用的是 TPS40170。  我是在 webench 中设计的。  输入电压为10-36V、最大7A 时的输出为4.5V

我已启动并运行我的设计。  最初、我遇到了高侧 MOSFET 栅极上的开关噪声问题、导致在特定输入电压下偶尔出现短路(因为两个 MOSFET 都导通)。  但是、输入电源轨上靠近高侧 MOSFET 的一些超低值陶瓷电容器通过消除噪声来解决此问题。

现在似乎一切正常、但我的低侧 FET 变得很热。  12V 时约为90*C，24V 时约为110*C  是我的电路图。  我运行过的热仿真显示低侧 FET 的温度要低得多(最高80*C -无风扇)。

低侧 FET = BSC340N08NS3-G

高侧 FET = CSD18543Q3A

我可以使用一些输入来了解需要注意哪些方面来降低我的温度。  我必须增加 Rlimit 电容器、因为在6.5A 时、由于低侧 FET 中的温度升高、它开始限制自身。

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    TI__Guru**** 2407150 points
    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。
    Matthew、

    WEBENCH 建议使用 RDSon = 15m Ω 的低侧 FET、电流为34m Ω。 这可能会导致一些温度差异。 您是否为 WEBENCH 仿真选择了低侧 FET？ 您能否共享您的 WEBENCH 文件、以便我可以确定我位于同一页面？ (WEBENCH 页面右上角、"共享设计-与公众共享-获取新的可共享链接"

    另一个重要因素是布局。 这会对性能产生巨大影响。 您也可以共享布局吗？

    Sam
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    TI__Guru**** 2407150 points
    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。

    尊敬的 Sam：

    感谢您的回复。  现在、我已将低侧 FET 替换为具有较低 Rdson 和较低散热器的 FET。  它只是 Webench 上的仿真文件、让我感到很失望。

    我不理解的一件事是数据表的第8.2.2.8节(MOSGET 开关选择)。  您似乎尝试根据看起来关闭的电阻/电容比选择 MOSFET。  理想情况下、您将希望这两个都处于低电平？  因此、该比率似乎不起作用、与 webench 的解决方案不匹配。

    现在、我使用的是：

    高 侧 FET：CSD18543Q3A、其比率为1.37 (8.1nC 时为11.1 m Ω)

    低侧 FET： BSC117N08NS5ATMA1 (比率为0.91)

    最初、webench 建议我使用 BSC340N08NS3、它具有我的低侧 FET (比率为3)。

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    TI__Guru**** 2407150 points
    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。

    Matthew、

    是的、这是 J/K 方法。 其理念是、更大的 FET 将提供更低的导通损耗、但开关损耗更高。 较小的 FET 将实现相反的效果。  对于 FET 的工作条件、总损耗最低的情况下具有最佳尺寸。  本文 指出、优化方法是 使用定义的变量 J 和 K 的比率设置(开关损耗)=(传导损耗)。 理想情况下、当 J/K = 1时、总功率损耗最小。

    当然、一个 FET 的开关损耗和导通损耗可能比另一个 FET 更低、这意味着这种方法实际上只适合比较相似的 FET (如同一系列中的 FET)。

    现在我看一下这些公式、我发现它们没有考虑占空比。 这是选择顶部和底部 FET 的一个重要因素。 如果您具有低占空比、则希望低侧 FET 中的传导损耗更小、因为它将花费更多的时间进行传导。 有许多因素需要考虑、任何工具都不会完美。 但我们尽最大努力提供尽可能多的信息，而不会使用户超载：)

    Sam

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    TI__Guru**** 2407150 points
    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。

    谢谢 Sam。

    这很有帮助。  我只是想确保我走的是正确的道路。

    老实说、我不得不暂时从以下位置替代顶部 FET：

    TI CSD18543Q3A (因为到处都是现货)

    更改为

    Infineon BSZ100N06LS3G

    我看到 TPS40170的温度上升了大约8-10度。  这是什么原因？  我认为这可能是焊接不良的、但我在一些电路板上尝试过它、它确实遵循了新的高侧 FET。

    我看到很多 TI FET 现在已缺货、并且有相当长的时间等待它们回到库存中(圣诞节前似乎可以)。  某个工厂是否存在问题？


    谢谢


    Matt

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    TI__Guru**** 2407150 points
    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。

    Matt、

    我快速查看了数据表、并从我看到的内容中：

    • 10V 的 Infineon 总栅极电荷为34nC 与11nC
    • Infineon Theta_J-C = 2.5度/W 与1.9度/W

    这些看起来像大的、但还是很快的。

    我无法代表 FET 团队具体说明、但 我已经了解到、整个行业内 FET 的交货周期预计会更长。

    Sam