如何在Hot Swap电路设计中构建MOSFET的安全工作区

如何在Hot Swap电路设计中构建MOSFET的安全工作区

简介

Hot Swap™电路设计中最具挑战性的方面通常是验证不会超过MOSFET的安全工作区（SOA）。与LTspice IV ®一起分发的SOAtherm工具简化了这项任务，使电路设计人员能够立即评估应用的SOA要求以及所选N沟道MOSFET的适用性。

SOAtherm可能需要改变您对SOA的看法。SOAtherm-NMOS模型的输出是MOSFET的模拟硅片温度。作为电路设计人员，我们已经习惯于在电压，电流和时间方面考虑SOA。很容易忘记SOA是由MOSFET的峰值管芯温度决定的。

验证热插拔设计不会超过MOSFET的功能是高功率水平的挑战。幸运的是，热行为和SOA 可以在诸如LTspice的电路仿真器中建模。LTspice中包含的SOAtherm-NMOS符号包含由凌力尔特公司开发的MOSFET热模型集合，以简化此任务。这些热模型可用于验证MOSFET的最大芯片温度是否超过，即使在Spirito区域，允许电流在高漏极- 源极电压下呈指数下降。理论上，SOAtherm报告了MOSFET芯片上最热点的温度。SOAtherm模型可预测MOSFET的温度，而不会影响电路仿真的电气行为。

SOAtherm模型基于MOSFET的数据表信息，因此，仅与制造商的数据一样准确。设计具有足够的额外余量非常重要，因为MOSFET制造商提供的SOA曲线通常是“典型”数字而没有足够的降额来解释部件间的变化。

在我们之前发出警告开始SOAtherm教程：不要相信显示并行MOSFET共享SOA的模拟。这仅适用于MOSFET完美匹配的电路仿真器的理想世界。在现实世界中，MOSFET之间将存在部件间的差异，并且一个MOSFET可能会耗尽所有电流。在SOAtherm中使用并联MOSFET时，请检查一组MOSFET中的每个MOSFET是否能够自行处理整个SOA事件。例外情况是每个并联MOSFET都存在单独的电流限制，防止任何单个MOSFET失控。教程

以下教程需要大约15分钟完成并假设LTspice操作的基本知识。通常，在LTspice原理图中将SOAtherm-NMOS符号放置在MOSFET的顶部，并且在Tc 和T j处观察外壳温度