作者：Rich Nowakowski

 

我曾經遇到過節假日有客人上門，必須跑到商店，在關門前挑選幾件物品的情況。我當時就意識到“跑”這個單詞會有多少種意思呢。我聽說單單作為動詞，他就有645個意思，并且還在不斷增加！表面上看起來很簡單的事情實際上會很復雜。想一想，功率MOSFET只有三個引腳（柵極、源極、漏極）。長假過后，當回到辦公室開始設計全新的電源管理熱插拔應用時，我想到看起來簡單的功率MOSFET會有多么復雜，還有就是在為熱插拔應用和功率轉換分別選擇一款MOSFET時會有什么不同。

 

圖1：看起來簡單的N通道MOSFET

熱插拔電路使用一個功率MOSFET作為串聯限流器件，并且控制啟動涌入電流和故障電流。瞬變和故障事件發生期間，MOSFET的能耗會大于穩定狀態下消耗的電能，并且會超過MOSFET的發熱限值，所以設計人員必須確保MOSFET在其安全工作區 (SOA) 內運行。有很多不錯的資源可以幫助設計人員選擇一款合適的MOSFET來滿足所有事件區域內的功率耗散要求。請閱讀“穩健耐用的熱插拔設計”來了解與MOSFET選擇相關的設計過程。

德州儀器 (TI) 還提供針對熱插拔應用的詳細Excel表格計算器。此應用使用應用注釋中列出的方法進行功率限制。這里有一個設計計算器的鏈接，此計算器特有TPS27420，一款支持電流監控的2.5V至18V熱插拔控制器。熱插拔和電子熔絲 (e-fuse) 計算器的完整列表請單擊這里。對于TPS27420，一款值得考慮的功率MOSFET協同器件是采用5mmx6mm SON封裝的全新30V CSD17570Q5B。這款MOSFET在其封裝尺寸內特有業界較低的0.56毫歐導通電阻（典型值，VGS = 10V），并且專門針對高電流熱插拔應用進行了優化。

一個檢查MOSFET是否能夠耐受熱插拔應用中DC或單脈沖電流的快速方法就是查看MOSFET SOA曲線。這些SOA曲線通常假定結溫從25°C的環境溫度上升到額定較大結溫，在這個情況下為150°C。然而，散熱要求常常需要在更高的起始溫度上運行，并且圖中的數據必須根據等式1針對較低的溫度上升值進行調整，其中SOAT代表在任意溫度T上的SOA性能，SOAJMAX 代表制造商SOA曲線的一個特定點上的性能，而TJMAX 和 TA 代表峰值和環境結溫。

等式1：SOAT =SOAJMAX x (TJMAX – T) / (TJMAX – TA)

  

圖2：CSD17570Q5B在25°C時的較大安全工作區 

例如，SOA曲線顯示CSD17570Q5B在25°C，1ms脈沖，較大輸入12V的條件下能夠耐受15A（或180W）的電流。比如說，當MOSFET工作結溫為79°C時，功率性能降為102W = 180W * (150-79) / (150 – 25)。

較短的單音節詞看起來簡單，但是意思很復雜-這也一定是他們在排名前40歌曲的歌詞中被廣泛使用的原因。引腳數量低的集成電路也可以很復雜。所以，我投功率MOSFET一票。