如何确保 MOS 管工作在安全区_资讯频道

如何确保 MOS 管工作在安全区

时间：2017-10-26 09:19来源：ZLG致远电子

摘要：电源工程师最怕什么？炸机！用着用着就坏了，莫名其妙MOS管就炸了，真是又怕又恨，可到底是哪里出问题了呢？这一切都和SOA相关。

电源工程师最怕什么？炸机！用着用着就坏了，莫名其妙 MOS 管就炸了，真是又怕又恨，可到底是哪里出问题了呢？这一切都和 SOA 相关。

我们知道开关电源中 MOSFET、 IGBT 是最核心也是最容易烧坏的器件。开关器件长期工作于高电压大电流状态，承受着很大的功耗，一但过压或过流就会导致功耗大增，晶圆结温急剧上升，如果散热不及时，就会导致器件损坏，甚至可能会伴随爆炸，非常危险。这里就衍生一个概念，安全工作区。

一、什么是安全工作区？
安全工作区：SOA（Safe operating area）是由一系列（电压，电流）坐标点形成的一个二维区域，开关器件正常工作时的电压和电流都不会超过该区域。简单的讲，只要器件工作在 SOA 区域内就是安全的，超过这个区域就存在危险。

二、SOA 具体如何应用和测试呢？
开关器件的各项参数在数据手册中都会明确标注，这里我们先来解读两个参数：

♦ V_DS（Drain-source voltage）：漏源电压标称值，反应的是漏源极能承受的最大的电压值；
♦ I_DM（Drain current(pulsed)）：漏源最大单脉冲电流（非重复脉冲），反应的是漏源极可承受的单次脉冲电流强。

图1 开关器件参数表

器件手册一般都会提供 SOA（Safe operating area）数据图表，主要和晶圆的散热、瞬间电压和电流的承受能力有关，通过 I_DM和 V_DS及器件晶圆沟道损耗的限制形成一个工作区域，称为安全工作区，如下图所示。安全工作区可以避免管子因结温过高而损坏。

图2 器件手册 SOA 曲线图

示波器的测试应用非常简单，使用电压、电流探头正常测试开关管的 V_DS和 I_DM，并打开 SOA 分析功能，对照数据手册的 SOA 数据设置好示波器的 SOA 参数即可。一但波形触碰到安全区以外的区域，就说明器件超额工作，存在危险。

三、示波器的 SOA 分析功能有哪些作用？
♦ 支持连续测试，并统计通过及失败的总数次，该模式可用于连续烤机测试；
♦ 支持触碰（波形超出安全区域）停止、自动截图、声音提示操作；
♦ 安全工作区可通过电压、电流、功率限制设定，也可自定义设定。