图1:可插入电路板的热插拔控制器
CONNECTORS:连接器
BACKPLANE:背板
HOT SWAP CONTROLLER:热插拔控制器
当热插拔电路出现故障时,薄弱环节一般在 MOSFET 开关上,因而可能会损害或破坏热插拔控制器。MOSFET 出现故障常见的原因是在选件时没有重视其安全工作区 (SOA)。相反,选择 MOSFET 时主要考虑了电阻 (RDS(on)) 上漏-源极以及最大漏极电流 (ID(max))。或者,新设计基于负载电容较小的老款设计,同样的 MOSFET 能够很好的工作。大部分功率 MOSFET 针对低 RDS(on) 和快速开关进行了优化,很多电源系统设计师习惯面向这些特性来选择 MOSFET,而 MOSFET 在显着时间于高损耗开关状态下过渡,却在电路忽略了 SOA。在 MOSFET 制造商参数选择表中没有 SOA,它并不能帮助。即使是注意到 SOA,由于 SOA 数据通常是基于计算而不是测试数据,因此,应用的降额或余量并不明显。
SOA 是对 MOSFET 在脉冲和 DC 负载时功率处理能力的衡量。在 MOSFET 产品手册的图表中进行了阐述,如图 2 的实例所示。其 x 轴是 MOSFET 漏-源极电压 (VDS),而 y 轴是漏极电流 (ID);两个轴都使用了对数坐标。在这张图中,直线 (每一条代表不同的 tP) 表示恒定 MOSFET 功率。每条线代表了 MOSFET 在某一脉冲宽度 tP 时允许的功耗,tP 的范围在微秒至无穷大 (DC)。例如,图中显示了对于 10ms 脉冲,MOSFET 漏-源极上有 5V 电压,流过的电流为 50A,计算得到功耗是 250W。同样脉冲宽度下较低的功耗保证了安全 MOSFET 工作,图中标注为 10ms 线下面的区域,这就是 “安全工作区”。图的两端是由接通电阻、漏-源极击穿电压、和最大脉冲漏极电流决定。
图 2:PSMN3R4-30BLE N 沟道 MOSFET 的安全工作区