圖1：簡化的熱插拔電路

 

首先要為FET考慮的是選擇合適的擊穿電壓，一般為最大輸入電壓的1.5到2倍。例如，12V係統通常為25V或30V FET，而48V係統通常為100V或在某些情況下達到150V FET。下一個考慮因素應該是MOSFET的安全工作區（SOA）


，如數據表中的一條曲線。它特別有助於指示MOSFET在短時功率浪湧期間是如何影響熱擊穿的，這與在熱插拔應用中必須吸收的情況並無二致。由於安全操作區域（SOA）是進行適當選擇最重要的標準，請參照了解MOSFET數據表-SOA圖，該文詳細介紹TI如何進行測量
，然後生成設備數據表中顯示的MOSFET的SOA。

 

對於設計師而言，關鍵的問題是FET可能會經受的最大浪湧電流（或預計會限製到輸出）是多大
，以及這種浪湧會持續多久。了解了這些信息，就可以相對簡單地在設備數據表的SOA圖上查找相應的電流和電壓差。

例如
，如果設計輸入電壓為48V
，並且希望在8ms內限製輸出電流不超過2A
，設計師可以參考CSD19532KTT、CSD19535KTT和CSD19536KTT SOA的10ms曲線（圖2），並推斷出後兩種設備可能行得通
，而CSD19532KTT則不行。由於CSD19535KTT已經擁有足夠餘量
，對此種應用來說，更昂貴的CSD19536KTT可能提供過高的性能。

 

圖2：三種不同100V D2PAK MOSFET的SOA

 

假定環境溫度為25˚C，與在數據表上測量SOA的情況相同。由於最終應用可能暴露於更熱的環境中，所以必須按照環境溫度與FET最大結溫之比，按比例為SOA降額。例如
，最終係統的最高環境溫度是70˚C，可以使用公式1為SOA曲線降額：

 

 

在這種情況下，CSD19535KTT的10ms

，48V能力將從〜2.5A降至〜1.8A。由此推斷出特定的FET可能不再適合該應用，從而設計師應該改選CSD19536KTT。

值得注意的是
，這種降額方法假設MOSFET恰好在最大結溫下發生故障，雖然通常不會如此。假設在SOA測試中測得的失效點實際上發生在200˚C或其他任意較高溫度下
，計算的降額將更接近統一。也就是說，這種降額方法的計算不是保守的算法。

 

SOA還將決定MOSFET封裝類型。D2PAK封裝可以容納大型矽芯片，所以它們在更高功率的應用中非常流行。較小的5mm×6mm和3.3mm×3.3mm四方扁平無引線（QFN）封裝更適合低功率應用。為抵禦小於5 - 10A的浪湧電流，FET通常與控製器集成在一起。

 

以下是幾個注意點：

 

當針對熱插拔應用時，對於FET在飽和區工作的任何情況，設計師都可以使用相同的SOA選擇過程
，甚至可以為OR-ing應用、以太網供電（PoE）以及低速開關應用（如電機控製）使用相同的FET選擇方法，在MOSFET關斷期間
，會出現相當高的VDS和IDS的重疊。

 

熱插拔是一種傾向於使用表麵貼裝FET的應用
，而不是通孔FET（如TO-220或I-PAK封裝）。原(yuan)因(yin)在(zai)於(yu)短(duan)脈(mai)衝(chong)持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)和(he)熱(re)擊(ji)穿(chuan)事(shi)件(jian)發(fa)生(sheng)的(de)加(jia)熱(re)非(fei)常(chang)有(you)限(xian)。換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo)，從(cong)矽(gui)結(jie)到(dao)外(wai)殼(ke)的(de)電(dian)容(rong)熱(re)阻(zu)元(yuan)件(jian)可(ke)以(yi)防(fang)止(zhi)熱(re)量(liang)快(kuai)速(su)散(san)失(shi)到(dao)電(dian)路(lu)板(ban)或(huo)散(san)熱(re)片(pian)中(zhong)以(yi)冷(leng)卻(que)結(jie)點(dian)。芯(xin)片(pian)尺(chi)寸(cun)的(de)函(han)數(shu) - 結到外殼的熱阻抗（RθJC）很重要，但封裝
、電路板和係統散熱環境的函數 - 結到環境熱阻抗（RθJA）要小得多。出於同樣的原因，很難看到散熱片用於這些應用。

 

設計人員經常假定目錄中最低電阻的MOSFET將具有最強的SOA。這背後的邏輯是 - 在相同的矽片生產中較低的電阻通常表明封裝內部有較大的矽芯片
，這確實產生了更好的SOA性能和更低的結至外殼熱阻抗。然而，隨著矽片的更新迭代提高了單位麵積電阻（RSP），矽片也傾向於增加電池密度。矽芯片內部的單元結構越密集，芯片越容易發生熱擊穿。這就是為什麼具有更高電阻的舊一代FET有時也具有更好SOA性能的原因。總之
，調查和比較SOA是非常有必要的。

 

請在TI官網了解更多各種熱插拔控製器的信息。本文末尾的表1-3重點介紹了用於熱插拔的一些設備，它們為SOA功能提供了部分參考值。

 

更多信息請查閱MOSFET選項博客係列。

 

表1：用於12V熱插拔的MOSFET

 

表2：用於24V熱插拔的MOSFET

 

表3：用於48V熱插拔的MOSFET

 

 

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