電機驅動器的輸出電流規格值

 

下表與上一篇“電機驅動器的絕對最大額定值”中給出的表相同。該電機驅動器IC為H橋結構的功率MOSFET內置型IC。在這些條件中，雖然輸出電流的最大額定值為3A
，但是將推薦的2.4A作為最大輸出電流
，在該條件下隻要使用溫度不超過Tjmax=150℃就沒問題，這一點應該是可以理解的。

 

 

 

工作溫度高會縮短使用壽命

 

實際上
，隻要在遵守推薦工作條件的前提下使用
，基本上沒有問題，但是晶體管和IC等半導體元器件的可靠性（工作壽命）會因工作條件而有所不同。MTBF和FIT是shi表biao示shi可ke靠kao性xing的de指zhi標biao，在zai推tui算suan這zhe些xie指zhi數shu時shi
，溫wen度du是shi決jue定ding推tui算suan所suo用yong的de速su率lv常chang數shu的de主zhu要yao因yin素su之zhi一yi。簡jian而er言yan之zhi，溫wen度du越yue高gao
，速su度du越yue快kuai

，劣lie化hua越yue早zao，壽shou命ming越yue短duan，即ji可ke靠kao性xing降jiang低di。

 

關於部件和材料的壽命，有一個經驗法則叫做“10℃加倍法則（10℃減半法則）”。根據該法則，當溫度升高（降低）10℃時
，壽命將減半（翻倍），這(zhe)是(shi)基(ji)於(yu)可(ke)以(yi)計(ji)算(suan)可(ke)靠(kao)性(xing)相(xiang)關(guan)的(de)速(su)率(lv)常(chang)數(shu)的(de)阿(e)倫(lun)尼(ni)烏(wu)斯(si)定(ding)律(lv)得(de)出(chu)的(de)結(jie)論(lun)。對(dui)於(yu)需(xu)要(yao)對(dui)壽(shou)命(ming)進(jin)行(xing)充(chong)分(fen)考(kao)慮(lv)的(de)鋁(lv)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)器(qi)來(lai)說(shuo)
，當(dang)其(qi)壽(shou)命(ming)標(biao)為(wei)“105℃/2000小時”時
，相差10℃壽命會減半（加倍）的情況是的確如此的。

 

yincibandaotideshiyongshoumingbidianrongqichangdeduo，kenengbutairongyilijie，danshijibenshangshitongyigedaoli。chulewenduyiwai，yusulvchangshuyouguandeyinsuhaiyoushiduhehuaxuefanying。paokaibeilvbutan
，keyirenweizhiyaotiaojianyueyanke，shoumingjiuhuiyueduan。

 

需要通過降額來確保可靠性和安全性

 

“降額”是指相對於額定值留有一定的餘量。降額不僅適用於溫度，還適用於耐壓等。在上麵的示例中，雖然驅動器可以連續流過2.4A的電流
，但是可以采取不在Tj=150℃的極限條件下使用，而是控製在比如電流2A以內（經過熱計算後）
、環境溫度Ta保持在60℃以下的措施。這不僅關係到可靠性，還與安全性息息相關。

 

特別是對於功率元器件和電機驅動器而言，從安全角度出發，輸出段晶體管是否在安全工作區（SOA：Safety Operation Area，或ASO：Area of Safety Operation）範圍內工作是非常重要的因素。

 

在上麵的示例中，是內置有四個MOSFET的H橋電機驅動器IC，因此不是單獨考慮晶體管，而是需要作為IC整體來考慮，需要在不超過IC的額定值
、封裝容許損耗（PD）、最終不超過Tjmax的條件下留有餘量即降額。但在使用控製器型電機驅動器IC通過外置的方式組成H橋時
，選擇和評估晶體管時必須考慮安全工作區。

 

安全工作區（SOA、ASO）

 

下圖為MOSFET的安全工作區特性圖示例。安全工作區位於藍色曲線的內側（電壓和電流較小一側的區域）。

 

 

安全工作區簡單來說是在VDS和ID的額定值內側，但需要加上容許損耗（熱）和二次擊穿（Second Breakdown）*1的限製。另外，還涉及到MOSFET的導通電阻帶來的限製（當VDS低時，根據歐姆定律，ID不會達到額定值）
，不過在此圖中省略了這部分限製（具體請參考這裏）。

 

①：受VDS額定值限製。在該例中為20V。

④：受ID額定值限製。在該例中為2A。

③：雖在VDS額定值和ID額定值的內側，但受容許損耗（熱）限製。是發熱量（VDS×ID×封裝熱阻）+Ta=Tj超過Tjmax時的邊界。

②：受二次擊穿*1限製。如果超過該值，就可能會引發熱失控
，從而導致劣化或損壞。

 

要想確認電機驅動器IC是否在安全工作區範圍內，就需要測量電機驅動器IC實際的電壓和電流。對於電機驅動器IC而言，需要注意的是，由於線圈是感性負載，在電壓和電流之間存在相位差，因此需要在此前提下確認電壓（VDS）和電流（ID）。

 

*1：“二次擊穿”原本是表示熱失控狀態（當雙極晶體管進入高電壓大電流工作區時
，出現電流集中現象，產生熱點且阻抗下降
，進而電流增加的狀態）的術語，嚴格來講並不是針對MOSFET的術語。

 

但是，由於在MOSFET中也會產生熱失控的狀態（因熱量導致柵極閾值電壓和溝道電阻下降，從而導致電流增加
，進而溫度上升、電流進一步增加的狀態），在MOSFET領域中，將這種狀態表述為 “二次擊穿”的情況並不在少數，因此本文使用了“二次擊穿”這一術語。

 

 

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