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全球领先的内绝缘新型MOSFET深度测试

对工程师来说,有一种苦恼叫做“纠结”。

纠结中功率LED电源试用QR还是LLC既能高效又能低成本?

纠结众多的电源方案哪一种会是自己所要的最优设计?

甚至纠结贴片电阻电容是用0805还是0603的可靠性高?

当然,在人工成本不断上涨的今天,还需要纠结性能和成本……


如果你没有纠结过,那你真心不是一个合格的研发工程师。。。。

或许你也正在纠结或者曾经纠结过:MOSFET是用TO-220还是TO-220F的封装了。

TO-220,热阻小,散热性能更好,但多数情况下还得为它增加绝缘片、绝缘粒,辅料虽不值钱,但这些都是直接的人工成本增加。

TO-220F,绝缘的封装,省掉了这些人工成本,但增加了热阻,降低了MOSFET的功率使用率,需要用更大规格的MOSFET或者牺牲产品的部分性能。

。。。。。。。


不过,现在好消息来了,今天开始,我们不再纠结这个问题了。。。

锐骏为广大工程师们从技术上彻底解决了这个难点,推出了内绝缘的TO-220封装的MOSFET。。。。


无图无真相,果断上实际应用图:

这是一个全桥交错的逆变电源。


你没看错,这不是一个只负责打螺丝的电源工程师干的活,而是采用锐骏内绝缘MOSFET RU7088R3设计的,

不再担心这么玩会短路了,也不再担心购买的绝缘片、绝缘粒的品质、热阻、耐受温度、可靠性……等各种问题了。


同时锐骏还为这种封装定义了一个名称:TO-220S

下面对比同规格的TO-220S和TO-220


RU7088R3 TO-220S封装的,黄绿探勾测试的AG34401A显示OPEN,表示外壳和MOS的中间脚D极绝缘;

RU7088R TO-220封装的,红黑探勾测试的HP34401A显示阻抗0.1305欧姆,当然,这个阻抗基本是测试线的阻抗,表示外壳和MOS的D极是直通的。


正反面对比大图:


细心看看就能看出,TO-220S和TO-220同规格的MOSFET,不仅是正面型号刻印位置不一样,反面的形状也是完全不一样的。


看来内部的结构也发生了变化。


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javike
LV.12
2
2015-03-31 13:32

附上这款MOSFET的规格书:

RU7088R3.pdf


再看看官方的介绍:














内部结构图:




从这张内部结构图中可以看到,实际的基底还是和MOSFET的D极相连的,而在基底与金属外壳之间加了一层绝缘层。



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javike
LV.12
3
2015-03-31 13:32
@javike
附上这款MOSFET的规格书:RU7088R3.pdf再看看官方的介绍:[图片][图片][图片][图片][图片][图片]内部结构图:[图片]从这张内部结构图中可以看到,实际的基底还是和MOSFET的D极相连的,而在基底与金属外壳之间加了一层绝缘层。

用24V2400W逆变套件的前级驱动板搭了个开环逆变升压电路继续测试





连续老化测试4个多小时对比测试温升。。。。





测试详情:

1. 12.2V48A开关电源做输入电压源

2. LINI-T UT61E万用表监测输入源输出端电压

3. CUSTOM CM-4000R 钳表监测输入电流

4. AG34401A台式万用表监测输入端电压

5. HP34401A台式万用表监测输出端电压

6. KIKUSUI PLZ1003W电子负载为输出带载

7. Maynuo M8811为逆变驱动板供电(辅助电源)

8. SIGLENT SDS3054示波器采用2支普通10:1探头、1支知用CP0030A电流探头和1支泰克A6312电流探头检测RU7088R3和RU7088R MOSFET的VDS和ID

9. YOKOGAWA DLM2022示波器采用2支普通10:1探头检测RU7088R3和RU7088R MOSFET的VGS

10. Tektronix DPO2014示波器采用知用DP6130差分探头检测输出电压。

11. Keithley 2700数据采集仪测量RU7088R3和RU7088R的D级温度和散热器温度以及环境温度。



测试时:

MOSFET的温度在50度以下时,MOSFET和散热器的温度基本相等,

MOSFET的温度在50度以上时,TO-220温升开始高于TO-220S,但一直到80多度差距还是不算太大,一直高数度之内。


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2015-03-31 13:48
 javike版又一巨作,抢位置来了。
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2015-03-31 13:49
J的帖子看图片也是种享受.
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2015-03-31 13:54
继续,期待!
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higel
LV.8
7
2015-03-31 22:13
@javike
附上这款MOSFET的规格书:RU7088R3.pdf再看看官方的介绍:[图片][图片][图片][图片][图片][图片]内部结构图:[图片]从这张内部结构图中可以看到,实际的基底还是和MOSFET的D极相连的,而在基底与金属外壳之间加了一层绝缘层。
高压MOS能够做成这种封装吗?
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小矿石
LV.10
8
2015-03-31 22:15
@javike
附上这款MOSFET的规格书:RU7088R3.pdf再看看官方的介绍:[图片][图片][图片][图片][图片][图片]内部结构图:[图片]从这张内部结构图中可以看到,实际的基底还是和MOSFET的D极相连的,而在基底与金属外壳之间加了一层绝缘层。
拜读大作了
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weigp
LV.3
9
2015-04-01 15:11
@javike
附上这款MOSFET的规格书:RU7088R3.pdf再看看官方的介绍:[图片][图片][图片][图片][图片][图片]内部结构图:[图片]从这张内部结构图中可以看到,实际的基底还是和MOSFET的D极相连的,而在基底与金属外壳之间加了一层绝缘层。

要是500V的以上的MOS能做到这点就完美了

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2015-04-01 15:13
高压MOS可以做到这种工艺吗?内部绝缘最大能到多少伏?是否对散热产生影响。
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窦方圆
LV.1
11
2015-04-01 16:56
to-220s与to-220封装的管子热阻能相差多少呢?
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stone198739
LV.2
12
2015-04-01 18:41
@窦方圆
to-220s与to-220封装的管子热阻能相差多少呢?
主要创新点貌似是散热片与芯片之间的电器隔离
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心中有冰
LV.11
13
2015-04-02 09:12

此种结构将漏极跟本体金属结构分开了,在正常工作的时候会不会造成MOSFET本身的结温更高?

对于MOSFET内部来讲,因为TO-220S此种结构的热阻是大于传统的TO-220的,但是MOSFET本身的金属散热片到外部的金属散热片之间的热阻,TO-220S就有很大的优势了,但这种热阻上的优势是否能抵消其内部热阻的劣势?

请Javike版主奉上测试对比数据,大家就一目了然了

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risky000
LV.5
14
2015-04-02 11:17
新的封装技术,希望能得到市场的考验。很期待高压MOS的出来。新的封装与TO-220F塑封的热阻相差多少呢?有没有具体的数据统计?
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javike
LV.12
15
2015-04-02 11:36
@心中有冰
此种结构将漏极跟本体金属结构分开了,在正常工作的时候会不会造成MOSFET本身的结温更高?对于MOSFET内部来讲,因为TO-220S此种结构的热阻是大于传统的TO-220的,但是MOSFET本身的金属散热片到外部的金属散热片之间的热阻,TO-220S就有很大的优势了,但这种热阻上的优势是否能抵消其内部热阻的劣势?请Javike版主奉上测试对比数据,大家就一目了然了

搭了一个温升测试实验电路

但罗德与施瓦茨的电源不给力,输出10A老化测试只能让MOSFET温升5度左右,分不出上下。

准备换个大功率电源继续测试。。。。

请关注。。。。

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心中有冰
LV.11
16
2015-04-02 11:55
@javike
[图片]搭了一个温升测试实验电路但罗德与施瓦茨的电源不给力,输出10A老化测试只能让MOSFET温升5度左右,分不出上下。准备换个大功率电源继续测试。。。。请关注。。。。
温升的测试点非常关键
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javike
LV.12
17
2015-04-02 17:41
@javike
用24V2400W逆变套件的前级驱动板搭了个开环逆变升压电路继续测试[图片]连续老化测试4个多小时对比测试温升。。。。[图片]测试详情:1.12.2V48A开关电源做输入电压源2.LINI-TUT61E万用表监测输入源输出端电压3.CUSTOMCM-4000R钳表监测输入电流4.AG34401A台式万用表监测输入端电压5.HP34401A台式万用表监测输出端电压6.KIKUSUIPLZ1003W电子负载为输出带载7.MaynuoM8811为逆变驱动板供电(辅助电源)8.SIGLENTSDS3054示波器采用2支普通10:1探头、1支知用CP0030A电流探头和1支泰克A6312电流探头检测RU7088R3和RU7088RMOSFET的VDS和ID9.YOKOGAWADLM2022示波器采用2支普通10:1探头检测RU7088R3和RU7088RMOSFET的VGS10.TektronixDPO2014示波器采用知用DP6130差分探头检测输出电压。11.Keithley2700数据采集仪测量RU7088R3和RU7088R的D级温度和散热器温度以及环境温度。测试时:MOSFET的温度在50度以下时,MOSFET和散热器的温度基本相等,MOSFET的温度在50度以上时,TO-220温升开始高于TO-220S,但一直到80多度差距还是不算太大,一直高数度之内。


各温度测试点图

注:

1. 环境温度的热电偶放置在MOSFET、变压器、驱动板之间的中间位置。

2. MOSFET温度测试的热电偶与MOSFET完全接触会导致干扰,所以固定热电偶时,在MOSFET的D极垫一层麦拉胶纸(0.025mm厚度),再安装热电偶,抽去麦拉胶纸后点416点温胶水加7452固化,再用万用表检测热电偶与MOSFET无短路。

3. MOSFET散热器温度测试点在MOSFET中间正上方散热器基板与翅片转角位置。

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javike
LV.12
18
2015-04-02 17:42
@javike
[图片]各温度测试点图注:1.环境温度的热电偶放置在MOSFET、变压器、驱动板之间的中间位置。2.MOSFET温度测试的热电偶与MOSFET完全接触会导致干扰,所以固定热电偶时,在MOSFET的D极垫一层麦拉胶纸(0.025mm厚度),再安装热电偶,抽去麦拉胶纸后点416点温胶水加7452固化,再用万用表检测热电偶与MOSFET无短路。3.MOSFET散热器温度测试点在MOSFET中间正上方散热器基板与翅片转角位置。


老化测试中的电压电流数据。。。。

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javike
LV.12
19
2015-04-02 17:43
@javike
[图片]老化测试中的电压电流数据。。。。



Keithley 2700采集数据:

116通道:环境温度(原本的室温在25-26度,实验台的温度被烤起来了)

117通道:RU7088R3(TO-220S)的散热器温度

118通道:RU7088RTO-220)的散热器温度

119通道:RU7088R3TO-220S)MOSFET温度

120通道:RU7088RTO-220)MSOFET温度


当MOSFET温度达到80度左右时,温升差距变得明显了。

RU7088R3(TO-220S)比RU7088R(TO-220) MOSFET温度低了近10度,

RU7088R3(TO-220S)比RU7088R(TO-220)的散热器温度也低了2度。



MOSFET到散热器的温差:

RU7088R3TO-220S)=76.98-63.17=13.81度

RU7088RTO-220) =86.65-65.06=21.59度

温差越大说明热阻越大。


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javike
LV.12
20
2015-04-02 17:55
@risky000
新的封装技术,希望能得到市场的考验。很期待高压MOS的出来。新的封装与TO-220F塑封的热阻相差多少呢?有没有具体的数据统计?
TO-220F塑封的就不要看了,被甩几条街的节奏。。。
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javike
LV.12
21
2015-04-02 17:55
@心中有冰
温升的测试点非常关键
嗯,测试点的确关键。
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javike
LV.12
22
2015-04-02 17:56
@higel
高压MOS能够做成这种封装吗?
好像还没看到高压的,不过理论上讲应该不是问题
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地瓜patch
LV.8
23
2015-04-02 20:38
@javike
[图片]搭了一个温升测试实验电路但罗德与施瓦茨的电源不给力,输出10A老化测试只能让MOSFET温升5度左右,分不出上下。准备换个大功率电源继续测试。。。。请关注。。。。

J元帅是裸片测温升吧,不加散热片?

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2015-04-03 08:14
@javike
TO-220F塑封的就不要看了,被甩几条街的节奏。。。
用了这么多大功率的MOSFET,每一个都要加一个大大的散热片,如果TO-220S散热性解决得当,其它参数也得到保证,那绝对值得推荐。
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javike
LV.12
25
2015-04-03 09:50
@javike
[图片]Keithley2700采集数据:116通道:环境温度(原本的室温在25-26度,实验台的温度被烤起来了)117通道:RU7088R3(TO-220S)的散热器温度118通道:RU7088R(TO-220)的散热器温度119通道:RU7088R3(TO-220S)MOSFET温度120通道:RU7088R(TO-220)MSOFET温度当MOSFET温度达到80度左右时,温升差距变得明显了。RU7088R3(TO-220S)比RU7088R(TO-220)MOSFET温度低了近10度,RU7088R3(TO-220S)比RU7088R(TO-220)的散热器温度也低了2度。MOSFET到散热器的温差:RU7088R3(TO-220S)=76.98-63.17=13.81度RU7088R(TO-220)=86.65-65.06=21.59度温差越大说明热阻越大。

总结:

      TO-220S封装在需要与散热器绝缘的情况下使用,总体热阻明显比TO-220加绝缘片小,温升更低,在MOSFET温度高于50度以上优势明显。

     

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javike
LV.12
26
2015-04-03 09:56
@javike
总结:   TO-220S封装在需要与散热器绝缘的情况下使用,总体热阻明显比TO-220加绝缘片小,温升更低,在MOSFET温度高于50度以上优势明显。   

和锐骏原厂确认了下,RU7088R3(TO-220S)和RU7088R(TO-220)采用的是同样的晶圆,只是结构工艺上做了改进,价格相差很小(毕竟多了一个绝缘的成本)。

总体价格优势来说,TO-220S比TO-220加绝缘片和绝缘粒还得增加装配人工的劳力成本,成本优势非常明显。

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tshdf
LV.5
27
2015-04-03 10:03
@javike
TO-220F塑封的就不要看了,被甩几条街的节奏。。。
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higel
LV.8
28
2015-04-03 10:34
@javike
TO-220F塑封的就不要看了,被甩几条街的节奏。。。
这是要彻底干掉TO-200FP的节奏
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junestar520
LV.9
29
2015-04-03 11:18
@higel
这是要彻底干掉TO-200FP的节奏
留个脚印,后续观赏!
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黑夜公爵
LV.10
30
2015-04-03 11:19
@higel
这是要彻底干掉TO-200FP的节奏
绝缘性一流,散热似乎也不错
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risky000
LV.5
31
2015-04-03 11:40
@javike
[图片]Keithley2700采集数据:116通道:环境温度(原本的室温在25-26度,实验台的温度被烤起来了)117通道:RU7088R3(TO-220S)的散热器温度118通道:RU7088R(TO-220)的散热器温度119通道:RU7088R3(TO-220S)MOSFET温度120通道:RU7088R(TO-220)MSOFET温度当MOSFET温度达到80度左右时,温升差距变得明显了。RU7088R3(TO-220S)比RU7088R(TO-220)MOSFET温度低了近10度,RU7088R3(TO-220S)比RU7088R(TO-220)的散热器温度也低了2度。MOSFET到散热器的温差:RU7088R3(TO-220S)=76.98-63.17=13.81度RU7088R(TO-220)=86.65-65.06=21.59度温差越大说明热阻越大。
这个数值是完胜啊。。。
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