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集成MOSFET及SOA對實現(xiàn)穩(wěn)固熱插拔的重要性

應確保選擇 MOSFET 能夠可靠處理熱插拔應用中遇到的壓力,這一點非常重要。
     在任何情況下,任務關鍵的伺服器和通信設備都必須能夠保持正常運轉(zhuǎn),即使在插入和拔出電路板和卡進行維修或者調(diào)整容量時。熱插拔控制器 IC 通過軟啟動電源,可以支持從正在工作的系統(tǒng)中插入或移除電路板,從而避免了出現(xiàn)連接火花、背板供電干擾和電路板卡復位等問題??刂破?IC 驅(qū)動與插入電路板之電源相串聯(lián)的功率 MOSFET 開關 (圖 1)。電路板插入后,MOSFET 開關緩慢接通,這樣,流入的浪涌電流對負載電容充電時能夠保持在安全水平。因此,MOSFET 開關對于熱插拔控制器 IC具有重要意義。

  圖1:可插入電路板的熱插拔控制器

  CONNECTORS:連接器

  BACKPLANE:背板

  HOT SWAP CONTROLLER:熱插拔控制器

  當熱插拔電路出現(xiàn)故障時,薄弱環(huán)節(jié)一般在 MOSFET 開關上,因而可能會損害或破壞熱插拔控制器。MOSFET 出現(xiàn)故障常見的原因是在選件時沒有重視其安全工作區(qū) (SOA)。相反,選擇 MOSFET 時主要考慮了電阻 (RDS(on)) 上漏-源極以及最大漏極電流 (ID(max))?;蛘?,新設計基于負載電容較小的老款設計,同樣的 MOSFET 能夠很好的工作。大部分功率 MOSFET 針對低 RDS(on) 和快速開關進行了優(yōu)化,很多電源系統(tǒng)設計師習慣面向這些特性來選擇 MOSFET,而 MOSFET 在顯著時間于高損耗開關狀態(tài)下過渡,卻在電路忽略了 SOA。在 MOSFET 制造商參數(shù)選擇表中沒有 SOA,它并不能幫助。即使是注意到 SOA,由于 SOA 數(shù)據(jù)通常是基于計算而不是測試數(shù)據(jù),因此,應用的降額或余量并不明顯。

  

MOSFET 安全工作區(qū)

  SOA 是對 MOSFET 在脈沖和 DC 負載時功率處理能力的衡量。在 MOSFET 產(chǎn)品手冊的圖表中進行了闡述,如圖 2 的實例所示。其 x 軸是 MOSFET 漏-源極電壓 (VDS),而 y 軸是漏極電流 (ID);兩個軸都使用了對數(shù)坐標。在這張圖中,直線 (每一條代表不同的 tP) 表示恒定 MOSFET 功率。每條線代表了 MOSFET 在某一脈沖寬度 tP 時允許的功耗,tP 的范圍在微秒至無窮大 (DC)。例如,圖中顯示了對于 10ms 脈沖,MOSFET 漏-源極上有 5V 電壓,流過的電流為 50A,計算得到功耗是 250W。同樣脈沖寬度下較低的功耗保證了安全 MOSFET 工作,圖中標注為 10ms 線下面的區(qū)域,這就是 “安全工作區(qū)”。圖的兩端是由接通電阻、漏-源極擊穿電壓、和最大脈沖漏極電流決定。

  圖 2:PSMN3R4-30BLE N 溝道 MOSFET 的安全工作區(qū)

  

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