测试另外一个厂商的T254 高频功率MOS管 |
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测试另外一个厂商的T254 高频功率MOS管
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▌AOT254 高频功率MOS管 1.测试需求 使用 T254 设计了 第十六届全国大学生智能汽车竞赛 的 信标的功率驱动板 上的无线充电半桥MOS电路部分。由 龙邱科技公司 提供的两款T254 MOS来进行对比，是否可以满足驱动50W（150kHz）无线充电的需要。 2.测试方案对比从以下几个方面进行。 （1）静态对比 外观对比：对于MOS管上的表示字符的特点进行对比；输入电容测量；导通电阻 （2）输出功率测试将对比的MOS跟换在相同的驱动板上，使用相同的外设，测试输出功率；MOS的温度上升情况； 输出负载就使用在 无线节能信标核心板V4-测试-2021-4-3 设计的基于输出电流为5A的LCC补偿整流板，外加10Ω（150W）电阻作为负载，测试电路板的输出。 3.修改建议 （1）修改XM1008K对应的功率根据后面的2-2-2测试功率结果，可以看到使用STM32F030F4控制的电路板输出功率要比XM1008K6T6大得多。需要对于XM1008K6T6中软件对于电流限制部分进行修改。 ▓ 补充实验: 在 实验研究信标无线电能输出功率的因素 对于基于XM1008K6T6进行实验探究，发现最终引起功率（效率）小的原因还是LCC的串行补偿Ls的电感过小，以及绕制的磁环工艺的问题。 ▌02 对比测试 1.静态测试 （1）外观对比 下图显示了两款T254 MOS管的外形的区别。T254外观||左：第一批已经测试过的T254MOS管||右：待对比的第二批的T254MOS管。 它们芯片上的字迹在亮度，标示还是有区别的。 第一批MOS T254的特定： 字迹暗淡，序列号为：BV001 第二批MOS T254的特点： 字迹清晰，序列号未： BV0S16 （2）两种MOS管的输入电容使用SmartTweezer 手持LCR（10kHz测试频率）测量T254的MOSG-S之间的静态电容。
下面表格显示了第一批次和第二批次T254MOS管的G-S之间的电容数值。他们之间的数值相差将近两倍。 【表格2-1-2-1：MOS的G-S电容对比】 MOS批次电容容量单位第一批次2.287nF第二批次1.205nF根据 AOT254L数据手册 ，可以查到对应的输入电容的范围应该为：2.15nF左右。这与前面第一批次所测量得到的MOS相符的。
通过G-S 输入电容对比，第二批次的T254 MOS应该比起第一次响应速度更快。 （3）D-S导通电阻在G-S之间施加固定的驱动电压，通过固定的电流，对比两个三极管的D-S之间的电阻。也可以使用SmartTweezer测量对应的导通电阻。 测试1：施加Vgs=5V 使用SmartTweezer测量，10kHz MOS批次串联电感串联电阻第一次批次Ls=79.32 nHRs=73.84mΩ第二批次Ls=xxx nHRs=169.4mΩ 测试2：施加的Vgs=4V 使用SmartTweezer，10kHz测量。 MOS批次串联电感串联电阻第一次批次Ls=73.58nHRs=79.81mΩ第二批次Ls=xxx nHRs=176.0mΩ 测试3：施加Vgs=3V 使用SmartTweezer测量，10kHz MOS批次串联电感串联电阻第一次批次Ls=xxxx nHRs=146.4mΩ第二批次Ls=xxx nHRs=195.3mΩ 测试4：施加Vgs=10V 使用SmartTweezer测量，10kHz MOS批次串联电感串联电阻第一次批次Ls=75,97 nHRs=69.64mΩ第二批次Ls=xxx nHRs=161.4mΩ对比上述测量结果，可以看到第二批次的MOS管的导通电阻要比其第一批次的导通电阻大了两倍作用。 根据 AOT254L数据手册 对于AOT254L导通电阻数据来看，在4.5V的时候导通电阻应该小于53mΩ。
外部的负载如下，使用在 如何高效获取无线充电电能-无线节能组 制作的5A输出的LCC补偿网络外接 10A全桥肖特基整流桥电路，将整流的直流电压施加在10Ω（由三个30Ω/50W并联而成）/150W的功率电阻上。
使用的测试版是第二版版本组装的，PCB的使用的绿色的阻焊层。 测试条件： 无线发送工作电压：+24V 接收线圈：小型的接收线圈，放置在发送线圈中间； 测试结果： 负载电压（V）：21.53 电源电流（A）：2.999 结果分析： 输入功率：Pin = 24×2.999=71.976W 输出功率：Pout= 21.5 3 2 / 10 = 46.354 W 21.53^2 /10 = 46.354W 21.532/10=46.354W 功率传输效率： η = P o u t / P i n = 46.354 / 71.976 = 64.4 % \eta = P_{out} /P_{in} = 46.354/71.976 = 64.4\% η=Pout/Pin=46.354/71.976=64.4%。 【第二次测试】使用第四版本的功率板，PCB的阻焊层是黑色的。 测试结果： 负载电压（V）：16.6 电源电流（A）：2.33 结果分析： 输入功率：Pin = 24×=55.92W 输出功率：Pout= 16. 6 2 / 10 = 27.55 W 16.6^2 /10 = 27.55W 16.62/10=27.55W 功率传输效率： η = P o u t / P i n = 27.55 / 55.92 = 49.27 % \eta = P_{out} /P_{in} = 27.55/55.92 = 49.27\% η=Pout/Pin=27.55/55.92=49.27%。 （3）测试结果分析对比上面的测试结果，可以看到两个版本输出的功率非常不同。在第一个版本中，使用的STM32F030F4的芯片，而在第二次测量的时候，使用XM1008 信号，可以看到输出的功率只有前面的一半左右。这说明在后面的版本中，对于电流采样所对应的电流值与第一版本存在着很大的差异。 ▓ 修改建议 需要对于所有XM1008K6T6版本的功率发射板的电流限制进行放开。否则无法达到所需要的输出功率。 ▓ 补充实验: 在 实验研究信标无线电能输出功率的因素 对于基于XM1008K6T6进行实验探究，发现最终引起功率（效率）小的原因还是LCC的串行补偿Ls的电感过小，以及绕制的磁环工艺的问题。 3.更换测试MOS进行功率输出将是第二版版本组装的（PCB的使用的绿色的阻焊层）中的MOS替换成待测T254。
▌03 测试结果 通过前面的测试，可以看到第二批待测的AOT254MOS管比起第一版本有以下的差异： 管子的导通内阻明显增加了。在相同的Vgs下，D-S的导通内阻大了一倍；在相同的负载下，功率传输效率减少了，原来MOS传输效率大约是64%，替换之后降低到52%；输出功率减少了。在同样的情况下，输出功率从46W降低到38W。所以第二批MOS管的性能比不上原来的MOS管。 最后，需要对于MX1008的板子上的限流参数进行修改。 ■ 相关文献链接: AOT254L数据手册 第十六届全国大学智能汽车竞赛竞速比赛规则 无线节能信标核心板V4-测试-2021-4-3 龙邱科技公司 如何高效获取无线充电电能-无线节能组 |
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