DC/DC电源管理应用中的功率MOSFET的热分析方法.pdf
需积分: 0 153 浏览量
2019-09-05
20:45:32
上传
评论
收藏 197KB PDF 举报
www.ed-china.com
www.ed-china.com
DC/DC 电源管理应用中的功率 MOSFET 的热分析方法
作者：
Kandarp Pandya
Vishay Siliconix
公司
电子系统的小型化趋势对电子产业产生了一系列重要影响，其中，合理的热设计
和优化的重要性与日俱增。现在的手持设备和便携式系统可以实现很高的功率重
量比，其好处包括节省材料和降低总体成本。但是小型化是有代价的，尤其是对
热管理而言。从一个紧凑的系统把热量散发出去，要比在大系统中完成此项任务
的设计难度更大，这要求所有的系统设计师都对功率半导体器件的热行为有一定
的了解。在很多系统中，MOSFET 是核心的功率管理器件，而且 MOSFET 还容
易受到各种应力的影响，因此了解功率 MOSFET 的发热行为显得尤其重要。
虽然在理论上可以用通用热分析软件来了解功率 MOSFET 的热行为，还是需要
一定程度的器件专业知识，而除了 MOSFET 制造商自己，其他人对这些知识知
之甚少。基于 RC 网络的行为模型是不够的，因为难以保持边界条件的独立性，
也难于把不同层次的模型组合到一起。二维或半维仿真也有同样的局限，只有三
维模型才可行。系统设计师需要的是专用软件，要求有功率建模功能，而不是供
非专业用户使用的非常简单的软件。
当然根据它们各自的应用领域，这些工具的先进功能只能在封装、PCB 级别发
挥出来，或者是在外壳级别，但肯定不是在所有的级别。
ANSYS 和其他有限元分析工具在分析 MOSFET 热行为时相当有效，但是需要很
复杂的专业知识，而且它们的功能也要比应用所需的功能要多很多。这种多功能
的工具不仅仅只是用来解决某类问题，例如电子、传热和机械问题。然而，软件
的复杂程度使得只有专家才能使用这种建模功能。Flopack、Flotherm、Icepak 和
ISE 等专用工具的好处是简化了创建模型和组合的过程。
在使用功率 MOSFET 时，系统级设计师需要了解这些器件的实际三维状况。
MOSFET 制造商拥有所有这些信息，但是如果把这些信息全部公开，就相当于
公布了很多知识产权和技术秘密。因此，难题就在于既要以模型的方式提供这些
信息，又不会透露器件的技术细节。
Vishay 就利用这种方法开发了在线热仿真工具 ThermaSim。设计所需的全部数据
都被提取到复杂的模型中，然后设计者就可以直接利用模型，仿真各种应用和设
计方案中的任何 Vishay Siliconix 的 MOSFET。
资源评论
