[=AK= 12]

греет не энергия, рассеиваемая элементом (на постоянном токе она вообще бесконечна :)), а мощность.

Мощность имеет смысл учитывать для п.1), т.е. для статического тока потребления. Поскольку макс. статический ток потребления не превышает 30 мА, то для 5В питания (беру по максимуму) статическая мощность ни при каких обстоятельствах, никогда не превысит 150 мВт. На практике она будет намного меньше, однако для точного определения необходимо знать ВАХ нагрузки. Но меня же устраивает даже эта чрезмерно завышенная оценка.

 

Поскольку мощность рассеяния указанного транзистора превышает 0.5 Вт, то статическая можность никогда не превысит одной трети от допустимой. Это значит, что транзистор можно включать как угодно долго, хоть бесконечно долго, все равно мощность никогда не превысит 150 мВт. При таких обстоятельствах все рассуждения о SOA бессмысленны.

 

Для п.2), т.е. для заряда емкости нагрузки, рассеиваемая мощность обратно пропорциональна времени включения транзистора, поскольку энергия, которую рассеивает транзистор, для этой компоненты фиксирована. Чем дольше переключается транзистор - тем меньше мгновенная мощность.

 

Увеличиваем время пребывания ключа в активном режиме - увеличивается мощность.

Это неверно, вы глубоко заблуждаетесь. Мощность - это произведение тока на напряжение, P=I*U. Времени в этой формуле нет.

 

Рассеиваемая мощность при переключении - это, условно говоря, треугольник, ограниченный наклонными линиями - уменьшением напряжения и увеличением тока - и линией времени. Рассеиваемая мощность - это площадь треугольника.

Если проинтегрировать мощность по времени, вы получите энергию. Технически неграмотные люди часто путают мощность и энергию.

[wim 6]

Для п.2), т.е. для заряда емкости нагрузки, рассеиваемая мощность обратно пропорциональна времени включения транзистора, поскольку энергия, которую рассеивает транзистор, для этой компоненты фиксирована. Чем дольше переключается транзистор - тем меньше мгновенная мощность.

... Времени в этой формуле нет...

Согласен, сглупил, кстати, и Вы тоже. :) Мощность, рассеиваемая при переключении, 1/2*U*I от времени не зависит. Но вот процесс теплопередачи - зависит. При более длительном переключении допустимая рассеиваемая мощность уменьшается.

[PicUni 0]

Еще одна важная деталь: аккумулятор заряжается зарядным устройством LM317+MC33340 без отключения этой схемы. То есть паралельно с указаной схемой, на выводы аккума, цепляется зарядка.

А Вы не пробовали питать схему от этого зарядника и одновременно в обход полевика держать аккумулятор в подзарядке?

Это нормальное резервирование.

При пропадании основного питания(зарядника) схема питается от аккумулятора до нужного предела.

При появлении основного питания схема работает сразу и одновременно заряжается аккумулятор.

[=AK= 12]

Согласен, сглупил, кстати, и Вы тоже. :) Мощность, рассеиваемая при переключении, 1/2*U*I от времени не зависит.

Вы совершенно напрасно добавили 1/2, это неверно. Формула для мощности, как я писал, P=U*I, безо всяких коэффициентов. Школьный учебник физики...

 

Если вы имели ввиду рассеивание на ключе при линейно нарастающем токе и линейно падающем напряжении, то там другие коэффициенты. Зависимость мгновенной мощности от времени имеет вид параболы (а не "треугольника", как вы ранее утверждали), макс. мощность 1/4*Umax*Imax. При взятии интеграла, когда вы попытаетесь посчитать выделенную энергию за время переключения, вылезет коэффициент 1/3, а результат будет прямо пропорционален длительности интервала, в течении которого происходит переключение. А вашей 1/2 там нигде нет.

[wim 6]

... А вашей 1/2 там нигде нет.

Почему же нет? Мы же вроде бы договорились, что ток в цепи стока чем-то ограничен? А далее как на рисунке - при линейно нарастающем токе напряжение сток-исток постоянно, а при линейно спадающем напряжении постоянен ток. Площадь треугольника - 1/2, все по-честному.

Впрочем, коэффиценты не так важны. Важно другое - мощность постоянна, а тепловое сопротивление - нет (зависит от длительности процесса). Стало быть, увеличивать оную длительность беспредельно нельзя.

[rezident 0]

Впрочем, коэффиценты не так важны. Важно другое - мощность постоянна, а тепловое сопротивление - нет (зависит от длительности процесса).

Еще раз утверждаю, что вы неправы. Тепловое сопротивление (Thermal resistance) есть величина постоянная и не зависит от длительности управляющего воздействия, а зависит лишь от конструкции п/проводникового прибора. Вы то ли неправильно применяете термины, то неверно понимаете терминологию, то ли сам физический смысл этих терминов. В указанном вами slva158.pdf нет графика зависимости Thermal resistance от длительности управляющего воздействия. А упомянутый вами график на Figure 3., есть график Transient Thermal Impedance vs Pulse duration. Термин Thermal resistance применяется для установившегося теплового режима, а Transient Thermal Impedance для переходного теплового процесса при котором градиент температуры внутри п/проводникового прибора действительно меняется во времени. В пределе Transient Thermal Impedance стремится к значению Thermal resistance. Физический смысл обоих терминов в том, что тепло не может распространятся с бесконечной скоростью. Потому, что теплопередача это взаимодействие атомов, при котором происходит перераспределение их кинетической энергии, а скорость этого процесса конечна. Чтобы было наглядно, достаточно вспомнить про броуновское движение. Хотя оно относится к жидкостям и газам, а не к твердым телам.

[Herz 5]

В дополнение хотелось бы заметить, что с ростом температуры сопротивление канала растёт, особенно заметно для Р-канальных полевиков. Причём реакция даже на локальный перегрев довольно быстрая. (Этот факт, кстати, облегчает их запараллеливание). К слову, достаточно большая указанная в даташите максимальная рассеиваемая мощность для корпуса SOT-23 не должна вводить в заблуждение - цифры приведены для темпратуры в 25грд. Которая долго таковой не останется даже при рассеивании в разы меньшей мощности, если не обеспечить супер-охлаждение. :rolleyes:

[wim 6]

Термин Thermal resistance применяется для установившегося теплового режима, а Transient Thermal Impedance для переходного теплового процесса при котором градиент температуры внутри п/проводникового прибора действительно меняется во времени. В пределе Transient Thermal Impedance стремится к значению Thermal resistance.

Так я это же и сказал чуть ранее. Согласен, более точный термин - "переходное тепловое сопротивление", но в отечественной литературе термин "тепловое сопротивление" применяют к обоим параметрам - и для установившегося режима, и при переходном процессе.

Или так (если вообще не употреблять этот термин) - включению транзистора на графике "Normalized Thermal Impedance" соответствует самая нижняя кривая - Single Pulse.

Там же (slva158) дается определение:

Zt is ... a factor that relates the peak junction temperature to the dissipation of a rectangular power impulse or train of impulses.

Т.е., этот коэффициент показывает, во сколько раз нагрев, например, от одиночного импульса будет меньше нагрева в установившемся режиме при той же рассеиваемой мощности.

[=AK= 12]

при линейно нарастающем токе напряжение сток-исток постоянно, а при линейно спадающем напряжении постоянен ток. Площадь треугольника - 1/2, все по-честному.

Ну а теперь объясните, каким боком этот график применим к рассматриваемому случаю? И вообще, к какому случаю этот график применим?

- Ток стока сначала линейно нарастает при постоянном напряжении сток-исток. Очевидно, это возможно, если полевик нагружен на бесконечно большую емкость.

- Как только ток стока достиг фиксированного максимума, напряжение начинает линейно падать. Вероятно, начиная с этого момента полевик оказывается нагружен на емкость конечной величины.

- Когда напряжение на полевике упало до нуля, ток сохранил фиксированную величину. Вероятно, в момент полного заряда емкости нагрузку опять подменили - теперь она стала активной.

- Далее все происходит в обратном порядке

 

Классический рисунок сферического коня в вакууме. Абстрактные кривули, позволяющие написать простые формулы, но имеющие - увы - весьма отдаленное отношение к действительности вообще, и уж совсем никак не применимые к рассматриваемому случаю.

[256 0]

А не может ли получаться, что при медленном нарастании напряжения питания питаемая схема переходит в неопределенное состояние, где-то возникает сквозной ток и потребление увеличивается далеко за 50ма?

[wim 6]

Абстрактные кривули, позволяющие написать простые формулы, но имеющие - увы - весьма отдаленное отношение к действительности вообще, и уж совсем никак не применимые к рассматриваемому случаю.

Отнюдь нет - просто я привел рисунок как пример, чтобы не рисовать самому. И тем не менее он "имеет" и "применим".

На этапе нарастания тока транзистор работает как управляемый источник тока и в первом приближении характер нагрузки на этот ток никак не влияет. Зависимость тока стока от разности напряжений затвор-исток и порогового напряжения квадратичная, но само напряжение на затворе - нелинейная функция времени. При перемножении двух функций, одна из которых стремится к вертикальной, а другая - к горизонтальной асимптотам, линейная зависимость тока стока от времени - достаточно хорошая аппроксимация. Впрочем, Вы можете предложить свою форму тока, если хотите.

На втором этапе нас интересует интервал времени до нулевого напряжения сток-исток, т.е. до того момента, когда конденсатор полностью заряжен, а транзистор полностью открыт. Это означает, что все неприятности, связанные с переходным процессом, остались позади. Что происходит с током после этого - уменьшится он или останется тем же - уже неважно. Точнее говоря - важно, но не имеет отношения. :)

P.S. Хотелось бы про SOA что-нибудь услышать. А то получается разговор автопилота с автоответчиком. :)

[=AK= 12]

Хотелось бы про SOA что-нибудь услышать

 

 

Прогон момента включения IRLML5103 на Спайсе (SIMetrix). Схема:

Источник 4.1 В, нагрузка R2=136 Ом и C1=1000 мкФ. Амплитуда сигнала управления 4 В. Варируем сопротивление затвора R1 и величину емкости между затвором и истоком C2.

 

 

1. Для начала прогон исходной схемы, R1=1М, C2=0

 

 

2. Теперь прогон того, что предлагали "гуру", высказывавшие опасения по поводу SOA и советовавшие уменьшить сопротивление в затворе "до пары килоом". Ставим R1=1k, C2=0

Как видим, мало что изменилось. Процесс включения ускорился примерно в полтора раза, он все так же завершается за несколько миллисекунд. В течении первых 2-х с лишним миллисекунд транзистор работает как генератор тока, заряжая емкость нагрузки. Напряжение на транзисторе линейно падает, мощность тоже линейно падает, но пиковая мощность велика - почти 5 Вт. Тем не менее, как и в первом случае, транзистор все еще находится в пределах SOA, но недалеко от границы, что видно на рисунке:

Если увеличить напряжение управления и емкость нагрузки, то вполне можно оказаться за пределами SOA.

 

 

3. Следующий график показывает то, что я предлагал изначально. Сопротивление в затворе R1=100к, емкость затвор-сток C2=100нФ

Как видим, процесс включения растянулся до 50 мс, но при этом макс. ток стока уменьшился до 150 мА, а пиковая мощность упала до безопасных 450 мВт. Поскольку мощность рассеяния IRLML5103 составляет 540 мВт, мы вошли в область, где включение стало гарантированно безопасным. Разговоры о SOA стали бессмысленны.

 

 

4. Дальнейшее замедление включения никакой существенной пользы не приносит, но продолжает облегчать режим работы транзистора, как я и обещал по ходу обсуждения. Прогон при R1=100к C2=1мкФ

Макс ток стока уменьшился до 45 мА, пиковая мощность упала до смехотворных 70 мВт.

 

 

На мой взгляд, это довольно наглядная иллюстрация высказанных мною ранее положений:

- Статическим потреблением можно пренебречь

- Энергия, которую должен поглотить и рассеять полевик в процессе заряда большой емкости нагрузки, более-менее постоянна, но "размазывается" на интервалы разной длительности, в зависимости от скорости его включения

- Следовательно, чем медленнее включать, тем безопаснее

[=AK= 12]

Вы можете предложить свою форму тока, если хотите.

Для наглядности я на вашем рисунке схематично показал зеленым более-менее реалистическую форму тока стока. Масштаб, конечно, не соблюден - при амплитуде в 1А постоянный ток I_o = 30 mA должен был бы почти сливаться с осью координат :)

Соответственно, форма мощности - не треугольник, а пила, амплитуда которой вовсе не равна указанной у вас V_inI_o

 

Отнюдь нет - просто я привел рисунок как пример, чтобы не рисовать самому. И тем не менее он "имеет" и "применим".

Я так и не понял, как вы собирались применить свой график к данному случаю. Может, расскажете?

[wim 6]

На мой взгляд, это довольно наглядная иллюстрация высказанных мною ранее положений...

Категорически возражаю против подобной трактовки - очевидно, что речь идет о мощности импульса, а не о взятом в произвольный момент времени произведении тока и напряжения.

Мощность вычисляется интегрированием произведения тока стока и разности напряжений сток-исток и последующим делением на длительность интервала интегрирования.

 

Соответственно, форма мощности - не треугольник, а пила ...

Никогда не слышал о геометрической фигуре "пила", но, на всякий случай, предлагаю называть это "треугольно-пилообразной" формой. :)

Я так и не понял, как вы собирались применить свой график к данному случаю. Может, расскажете?

Исключительно для иллюстрации треугольно-пилообразного :) характера изменения во времени "мгновенной" мощности.

[=AK= 12]

Категорически возражаю против подобной трактовки - очевидно, что речь идет о мощности импульса, а не о взятом в произвольный момент времени произведении тока и напряжения.

Мощность вычисляется интегрированием произведения тока стока и разности напряжений сток-исток и последующим делением на длительность интервала интегрирования.

Вы продолжаете путаться в базовых понятиях, смешивая мощность и энергию, теплоемкость и тепловое сопротивление, и т.д. Я вашим ликбезом более заниматься не намерен. Все уже рассказано и подробно разжевано несколько раз. Читайте учебники. B)