大功率自然冷卻車載充電機電路設計工程師如何確保MOS管工作在安全區

大功率自然冷卻車載充電機電路設計工程師最怕什么？炸機!用著用著就壞了，莫名其妙MOS管就炸了，真是又怕又恨，可到底是哪里出問題了呢？這一切都和SOA相關。

我們知道開關大功率自然冷卻車載充電機中MOSFET、IGBT是最核心也是最容易燒壞的器件。大功率自然冷卻車載充電機電路中開關器件長期工作于高電壓大電流狀態，承受著很大的功耗，一但過壓或過流就會導致功耗大增，晶圓結溫急劇上升，如果散熱不及時，就會導致器件損壞，甚至可能會伴隨爆炸，非常危險。這里就衍生一個概念，安全工作區。

一、什么是安全工作區？

安全工作區：SOA(Safeoperatingarea)是由一系列(電壓，電流)坐標點形成的一個二維區域，大功率自然冷卻車載充電機電路中開關器件正常工作時的電壓和電流都不會超過該區域。簡單的講，只要器件工作在SOA區域內就是安全的，超過這個區域就存在危險。

二、SOA具體如何應用和測試呢？

大功率自然冷卻車載充電機電路中開關器件的各項參數在數據手冊中都會明確標注，這里我們先來解讀兩個參數：

lVDS(Drain-sourcevoltage)：漏源電壓標稱值，反應的是漏源極能承受的最大的電壓值；

lIDM(Draincurrent(pulsed))：漏源最大單脈沖電流(非重復脈沖)，反應的是漏源極可承受的單次脈沖電流強。

圖1大功率自然冷卻車載充電機電路中開關器件參數表

器件手冊一般都會提供SOA(Safeoperatingarea)數據圖表，主要和晶圓的散熱、瞬間電壓和電流的承受能力有關，通過IDM和VDS及器件晶圓溝道損耗的限制形成一個工作區域，稱為安全工作區，如下圖所示。安全工作區可以避免管子因結溫過高而損壞。

圖2器件手冊SOA曲線圖

示波器的測試應用非常簡單，使用電壓、電流探頭正常測試開關管的VDS和IDM，并打開SOA分析功能，對照數據手冊的SOA數據設置好示波器的SOA參數即可。一但波形觸碰到安全區以外的區域，就說明器件超額工作，存在危險。

三、示波器的SOA分析功能有哪些作用？

l支持連續測試，并統計通過及失敗的總數次，該模式可用于連續烤機測試；

l支持觸碰(波形超出安全區域)停止、自動截圖、聲音提示操作；

l安全工作區可通過電壓、電流、功率限制設定，也可自定義設定。

圖3示波器SOA測試波形圖

四、總結

大功率自然冷卻車載充電機電路中開關器件的安全工作區是一項非常重要的參數，通過示波器的SOA分析功能，可以快速有效的確定器件的工作是否安全，確保產品安全可靠。

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