【導讀】在上一篇文章中，談到了與電機驅動器IC輸出電流有關的絕對最大額定值和推薦工作條件。在本文中，一起來了解要想確保電機驅動器IC的壽命并安全地使用，不僅僅需要考慮電機驅動器IC輸出電流的額定值，還需要考慮到電機驅動器IC的“降額”。
電機驅動器的輸出電流規(guī)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，在該條件下只要使用溫度不超過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，只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是表示可靠性的指標，在推算這些指數時，溫度是決定推算所用的速率常數的主要因素之一。簡而言之，溫度越高，速度越快，劣化越早，壽命越短，即可靠性降低。
關于部件和材料的壽命，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），這是基于可以計算可靠性相關的速率常數的阿倫尼烏斯定律得出的結論。對于需要對壽命進行充分考慮的鋁電解電容器來說，當其壽命標為“105℃/2000小時”時，相差10℃壽命會減半（加倍）的情況是的確如此的。
因此半導體的使用壽命比電容器長得多，可能不太容易理解，但是基本上是同一個道理。除了溫度以外，與速率常數有關的因素還有濕度和化學反應。拋開倍率不談，可以認為只要條件越嚴苛，壽命就會越短。
需要通過降額來確保可靠性和安全性
“降額”是指相對于額定值留有一定的余量。降額不僅適用于溫度，還適用于耐壓等。在上面的示例中，雖然驅動器可以連續(xù)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，而是控制在比如電流2A以內（經過熱計算后）、環(huán)境溫度Ta保持在60℃以下的措施。這不僅關系到可靠性，還與安全性息息相關。
特別是對于功率元器件和電機驅動器而言，從安全角度出發(fā)，輸出段晶體管是否在安全工作區(qū)（SOA：Safety Operation Area，或ASO：Area of Safety Operation）范圍內工作是非常重要的因素。
在上面的示例中，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的條件下留有余量即降額。但在使用控制器型電機驅動器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(qū)。
安全工作區(qū)（SOA、ASO）
下圖為MOSFET的安全工作區(qū)特性圖示例。安全工作區(qū)位于藍色曲線的內側（電壓和電流較小一側的區(qū)域）。
安全工作區(qū)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的限制。另外，還涉及到MOSFET的導通電阻帶來的限制（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制（具體請參考這里）。
①：受VDS額定值限制。在該例中為20V。
④：受ID額定值限制。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）限制。是發(fā)熱量（VDS×ID×封裝熱阻）+Ta=Tj超過Tjmax時的邊界。
②：受二次擊穿*1限制。如果超過該值，就可能會引發(fā)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(qū)范圍內，就需要測量電機驅動器IC實際的電壓和電流。對于電機驅動器IC而言，需要注意的是，由于線圈是感性負載，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(tài)（當雙極晶體管進入高電壓大電流工作區(qū)時，出現(xiàn)電流集中現(xiàn)象，產生熱點且阻抗下降，進而電流增加的狀態(tài)）的術語，嚴格來講并不是針對MOSFET的術語。
但是，由于在MOSFET中也會產生熱失控的狀態(tài)（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(tài)），在MOSFET領域中，將這種狀態(tài)表述為 “二次擊穿”的情況并不在少數，因此本文使用了“二次擊穿”這一術語。
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