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在功率半导体中，设计工程师使用安全工作区（SOA）来确定是否可以安全地操作器件，如功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），二极管或绝缘栅双极晶体管（ IGBT）在其应用中的电流和电压条件下，不会对自身或附近设备造成损坏。 新的集成设备（如功率模块和功率级）需要采用不同的方式来指定SOA。如图1所示，功率模块将控制和同步FET集成在半桥配置中。功率级将驱动器集成电路添加到功率块。  图1：ti对功率模块和功率级的定义 解决旧问题的新方法本技术文章的目的是说明TI如何为单个分立FET与集成功率模块指定SOA的差异。如早期技术文章中所述，TI的分立功率MOSFET数据手册中提供的SOA曲线适用于线性模式操作，其中漏极 - 源极电压和电流同时存在于FET中。在这些条件下，FET正在耗散高功率，如果违反SOA曲线，这可能导致灾难性故障。图2显示了CSD19536KTT功率MOSFET 的数据手册SOA曲线。  图2：CSD19536KTT功率MOSFET的数据表SOA 与适用于多种应用的分立式MOSFET不同，功率模块经过优化，适用于电源和电机驱动等开关模式应用。因此，分立FET SOA曲线不适用于功率模块。为了帮助设计人员，TI以与预期应用相关的方式提供功率模块的SOA信息。TI功率块数据表中的SOA曲线源自在应用电路（例如同步降压转换器）中运行的器件收集的功率损耗和热数据。针对电机驱动应用而优化的功率模块采用半桥配置，采用50％占空比和固定输出电感进行测试。SOA曲线绘制输出电流与温度（印刷电路板[PCB]或环境温度），并通过结合封装的热阻和系统功率损耗来提供操作系统内温度边界的指导。 电源制造商为其产品提供类似的SOA和热降额曲线。TI正在利用这种方法，因为功率模块通常用于开关模式电源和电机驱动应用。 了解电源块SOA 图3显示了同步降压转换器中CSD87353Q5D功率模块的典型数据表SOA ，其工作条件如下图所示。  图3：CSD87353Q5D电源模块的典型数据手册SOA 曲线下方的区域是功率块的SOA，由三个不同的边界定义：
  图5：CSD87353Q5D SOA - PCB水平安装 这些SOA图基于4×3.5×0.062英寸PCB设计和6个铜层的测量结果，每个铜层的铜厚度为1盎司。如图3所示，曲线下方的区域是SOA，边界由应用中推荐的最大输出电流，最大结温和最高环境温度定义。在这种情况下，TI选择85°C作为最高环境温度，因为大多数功率模块应用都在此限制范围内。同样，此温度可能会根据您的应用和要求而有所不同。除SOA曲线外，功率块数据表还包括测量功率损耗图和标准化图，使您可以根据具体设计和运行条件计算SOA调整。详细说明和设计实例包含在功率块数据手册的“应用和实现”部分中。 在确定电源设备是否可以在您的应用程序中运行而不损坏自身或其周围的设备时，SOA至关重要。TI根据在应用电路中测试的功率损耗和热数据提供集成功率模块的SOA数据，这种方法与设计中的设备使用方式相关。TI利用电源制造商多年来使用的行业标准SOA和热降额方法，使您可以自信地将电源块设计到您的应用中。 |
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