别再为缺货犯愁!这份TO-252封装MOS管踩坑及选型清单,请收好
关键词: TO-252封装 N-MOS选型 BMS保护板 DC-DC 开关电源
TO-252封装,也叫D-PAK,可能是功率器件中用得最多的封装之一。从几瓦的充电器到几百瓦的电机驱动,都能看到它的身影。但这个封装有几个参数陷阱,数据手册上看着都很好,实际装到板子上却经常出问题。以下讲三个最容易踩的坑。
第一个坑
第一个坑与标称电流有关。翻开任何一颗TO-252 MOSFET的数据手册,ID这一栏的数字往往很可观:60A、80A,甚至120A。但这个ID是有条件的,即外壳温度Tc=25℃。二十五摄氏度的外壳温度意味着比室温还低,除非把器件泡在液氮里,否则实际使用中外壳不可能只有25℃。TO-252主要依靠PCB散热,没有额外的散热器。在实际工作条件下,管壳温度很容易达到80℃到100℃。按照数据手册中的ID-Tc降额曲线,当Tc=100℃时,允许的电流大约只有标称值的40%到50%。举例来说,一颗标称80A的TO-252 MOSFET,在Tc=100℃时实际允许电流可能只有35A到40A。如果按照80A来设计,板子一上电就会过热。规避这个误区的方法是查看数据手册中的ID-Tc降额曲线,或者直接按标称ID的40%到50%估算实际可用电流。更可靠的做法是反向计算:先确定实际电流,用导通电阻乘以电流平方算出功耗,再用热阻推算结温,确保结温不超过150℃。
第二个坑
第二个坑涉及导通电阻的温度特性。数据手册上标注的RDS(ON)是在25℃结温下测得的典型值。但MOSFET的导通电阻具有正温度系数,温度越高,RDS(ON)越大。在100℃结温时,RDS(ON)大约是25℃时的1.4到1.5倍;在125℃时,大约为1.6到2倍。不同工艺有所差异,SGT工艺的温漂通常比平面工艺小一些,但趋势是一致的。这意味着什么呢?假设25℃时RDS(ON)=10mΩ,设计电流为20A,此时功耗为10mΩ乘以20的平方,等于4W。但实际结温达到100℃时,RDS(ON)涨到15mΩ,功耗变成15mΩ乘以400,等于6W。多出来的2W全部转化为热量,进一步推高结温,形成正反馈。很多人只算了25℃的功耗,散热器选小了,结果量产回来后温升超标,不得不返工。规避的方法是在计算功耗时,将RDS(ON)乘以1.5到2倍。具体乘多少,可以查看数据手册中的RDS(ON)-Tj曲线。如果没有曲线,对于低压管乘以1.5倍,对于高压管乘以1.8倍,基本可以保证安全。
第三个坑
第三个坑与栅极阈值电压有关。VGS(th)称为栅极阈值电压,数据手册通常给出一个范围,例如1V到2.5V。有些人看到这个范围,认为驱动电压3V就够用了。但VGS(th)的定义是当漏极电流ID等于250μA时的栅极电压。250μA是什么概念?一个LED指示灯的电流都比这大。在这个电压下,MOSFET只是微微导通,导通电阻大得离谱,根本不是正常工作状态。要判断MOSFET是否充分导通,需要看RDS(ON)的测试条件。数据手册上RDS(ON)通常会标注@VGS=10V或@VGS=4.5V,那才是让管子真正导通的驱动电压。举个例子,某颗MOS管的VGS(th)范围为1V到2.5V,RDS(ON)标称值是在VGS=10V条件下测得的。如果使用3.3V驱动,管子虽然导通了,但RDS(ON)可能比标称值大3到5倍,功耗急剧上升。正确的做法是:如果RDS(ON)标注在VGS=10V下,那么驱动电压至少需要8V到10V;如果标注在VGS=4.5V下,则可以使用5V逻辑电平驱动。驱动电压应至少比VGS(th)的最大值高出2V到3V,这样才安全。
最后
TO-252是最常用的封装之一,今年元器件涨价潮涨到最后这个都断货了,可见其刚需和热门。合科泰有TO-252封装的诸多型号,若有需要,请留下联系方式和需求。
