윤명훈님의 글
------------------------------------
SMPS 설계시 주파수가 불안한지 정형파가 불안한지
FET( IRFP450 )가 큰소리로 터집니다
무엇때문인가요?
아시는분은 답분부탁드립니다.

----------------- [답 변] -------------------
안녕하십니까?

SMPS[Switch Mode Power Supply] 설계에 있어서 파워 MOSFET사용시 Thermal Dissipation문제에 유의 하셔야 합니다.

우선 페어차일드사의 IRFP450의 카탈로그를 참조 하십시오.

IRFP450

우선, 카탈로그의 Typical Performance curve중 Fig.3의 Maximum Transient Thermal Impedace를 보시면 Duty factor에 따라 열저항 Z[임피던스]가 변하는 것을 알 수 있습니다.

카탈로그 상에 나온 이 그림은 MOSFET의 단일 펄스 통류율(Duty factor) 베이스의 과도열저항 곡선입니다.

여기서 Tc=25℃에서 Tjmax=150 ℃라고하면,Maximum Power Dissipation=180W이고, 이는 P_DM=(Tjmax-Tc)/Z와 같습니다.

즉, Z=0.69임을 알수 있습니다. 이는 Fig.3에서 D=0.5이고, t1=1s인 경우 Z와 같음을 확인 할 수 있습니다.

만일 Tc가 증가하는 경우[즉, 주변온도가 증가하는 경우], Power Dissipation은 Fig.1에 의해서 특정 factor만큼 감소함을 알수 있습니다.

즉, Power dissipation P_DM 감소하는 경우는 Tjmax가 감소함을 알 수 있습니다. 이는 디바이스의 Junction 온도에 대하여 제한이 가해진다는 의미입니다. [Tjmax=P_DM ×Z+Tc이므로]

또한 열저항은 Duration time t1이 감소하는 경우[주파수가 증가하면] Z가 감소함을 알 수 있습니다.

Z가 감소하면 특정 Power Dissipation에 대하여 Tjmax의 마진을 확보할 있다는 의미 입니다. 하지만, 실제 주파수가 증가하면 Tc가 증가할 수 있으므로 유의하셔야 합니다[리엑턴스 성분과 저항이 있음에 유의 하십시오].

Duty fcator D가 감소하면 당연히 Z가 감소합니다.

이야기가 길어졌는데, IRFP450은 정전압다이오드 내장형 파워 MOSFET입니다. 즉, 전압변동에 대하여 상당히 안정적이라는 말입니다.

하지만, 열설계문제에 있어서는 그리 안정적이지 못합니다.

제 생각으로는 열저항설계에 원인이 있는 것 같습니다. 설계를 재 검토해보시고, 발열문제가 심각한경우 이에 대한 대응설계를 검토하시기 바랍니다.

도움이 되었으면 합니다.

감사합니다.

...