当汽车电子系统使用自保护MOSFET需考虑
汽车电子系统使用自保护MOSFET需考虑的因素
采用自保护MOSFET可以设计出高性价比的容错系统,但损害或毁坏自保护MOSFET器件的工作情况确实存在。只有在系统设计时仔细考虑这些因素,才可以设计出高性价比而可靠的系统。
汽车电子系统中使用的功率器件必须能抵受极为严峻环境的考验:它们必须能承受关闭瞬流和负载切断电源故障引起的高压毛刺;若环境工作温度超过120℃,器件结温则将随之而来升高;线束中的众多连接器位于方便组装和维修的位置,这可能造成器件电气连接的间断。由于新的负载需要的功率越来越大,所以即使在正常的条件下工作,器件承受的压力也明显加大。
为了提高系统可靠性并降低保修成本,设计人员在功率器件中加入故障保护电路,以免器件发生故障,避免对电子系统造成高代价的损害。这通12、按第2步骤常利用外部传感器、分立电路和软件来实现,但是在更多情况下,设计人员使用完全自保护的MOSFET功率器件来完成。随着技术的发展,MOSFET功率器件能够以更低的系统成本提供优异的故障保护。
图1显示了完全自保护MOSFET的一般拓扑结构。这建成智能制造试点生产线些器件常见的其他特性包括状态指示、数字)输入、差分输入和过压及欠压切断。高端配置包括片上电荷泵功能。但是,大多数器件都具备三个电路模块,即电流限制、温度限制和漏-源过压箝制,为器件提供大部分的保护。
图1:完全自保护MO都在选择康隆(Cannon)的环氧树脂和聚氨酯树脂配方的湿部和干部装备SFET的一般拓扑结构
短路故障
最常见也最麻烦的故障可能是短路。这类故障有以下几种形式:负载间的短路、开关间的短路或电源接地的短路。而且,这些短路器件启动和关闭时都会发生。由于短路故障通常是间歇性,即使在很短时间中就存在多种形式,使问题更为棘手。例如,在器件之间发生短路而MOSFET关闭的情况下,电流通过短路向MOSFET周围分流。
然而,如果短路是间歇性、负载为电感的情况下,电流中断将在MOSFET上产生一个反激(flyback)电压。根据短路持续的时间和电阻,负载电感中的峰值电流可能会高于正常工作时的峰值电流。因此,器件比预期吸收更多的能量,而且多个间歇性短路事件的快速连续发生会导致峰值结温急剧升高,从而对器件产生潜在的破坏性。
过温故障
其他故障包括器件引脚的静电放电(ESD)、线路瞬流或电感负载开关引起的过压,还有就是过热。过温故障通常由其他故障引起,如短路便会快速增加器件的功耗,也可能由极端环境条件或热路径异常引起,如器件散热器和电路板之间的焊料失效。在诸多故障模式下,自保护MOSFET产品的控制电路以一种安全模式来检测并控制器件工作,使器件在故障修复后可以恢复正常功能。
由于有源元件(MOSFET门极氧化物接口除外)已与门极输入引脚连接,因此漏极与源极之间短路时,此引脚的泄漏电流(uA)比标准MOSFET泄漏电流的测量值(
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