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MOS管-詳解電源MOS管高溫燒壞的可能性原因-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2018-07-25 

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電源MOS管高溫燒壞的可能性原因

做電源設計,或者做驅動方面的電路,難免要用到場效應管,也就是人們常說的MOS管。MOS管有很多種類,也有很多作用。做電源或者驅動的使用,當然就是用它的開關作用。無論N型或者P型MOS管,其工作原理本質是一樣的。MOS管是由加在輸入端柵極的電壓來控制輸出端漏極的電流。MOS管是壓控器件它通過加在柵極上的電壓控制器件的特性,不會發生像三極管做開關時的因基極電流引起的電荷存儲效應,因此在開關應用中, MOS管的開關速度應該比三極管快。其主要原理如圖:

電源MOS管高溫燒壞

我們在開關電源中常用MOS管的漏極開路電路,如圖下圖漏極原封不動地接負載,叫開路漏極,開路漏極電路中不管負載接多高的電壓,都能夠接通和關斷負載電流。是理想的模擬開關器件。這就是MOS管做開關器件的原理。當然MOS管做開關使用的電路形式比較多了。

電源MOS管高溫燒壞

在開關電源應用方面,這種應用需要MOS管定期導通和關斷。比如,DC-DC電源中常用的基本降壓轉換器依賴兩個MOS管來執行開關功能,這些開關交替在電感里存儲能量,然后把能量釋放給負載。我們常選擇數百kHz乃至1 MHz以上的頻率,因為頻率越高,磁性元件可以更小更輕。在正常工作期間,MOS管只相當于一個導體。因此,我們電路或者電源設計人員最關心的是MOS的最小傳導損耗。

我們經??碝OS管的PDF參數,MOS管制造商采用RDS(ON) 參數來定義導通阻抗,對開關應用來說,RDS(ON) 也是最重要的器件特性。數據手冊定義RDS(ON) 與柵極 (或驅動) 電壓 VGS 以及流經開關的電流有關,但對于充分的柵極驅動RDS(ON) 是一個相對靜態參數。一直處于導通的MOS管很容易發熱。另外,慢慢升高的結溫也會導致RDS(ON)的增加。MOS管數據手冊規定了熱阻抗參數,其定義為MOS管封裝的半導體結散熱能力。RθJC的最簡單的定義是結到管殼的熱阻抗。

1.發熱情況有,電路設計的問題,就是讓MOS管工作在線性的工作狀態,而不是在開關狀態。這也是導致MOS管發熱的一個原因。如果N-MOS做開關,G級電壓要比電源高幾V,才能完全導通,P-MOS則相反。沒有完全打開而壓降過大造成功率消耗,等效直流阻抗比較大,壓降增大,所以U*I也增大,損耗就意味著發熱。這是設計電路的最忌諱的錯誤。

2,頻率太高,主要是有時過分追求體積,導致頻率提高,MOS管上的損耗增大了,所以發熱也加大了

3,沒有做好足夠的散熱設計,電流太高,MOS管標稱的電流值,一般需要良好的散熱才能達到。所以ID小于最大電流,也可能發熱嚴重,需要足夠的輔助散熱片。

4,MOS管的選型有誤,對功率判斷有誤,MOS管內阻沒有充分考慮,導致開關阻抗增大這是我最近在處理MOS管發熱問題時簡單總結的。其實這些問題也是老生常談的問題,做開關電源或者MOS管開關驅動這些知識應該是爛熟于心,當然有時還有其他方面的因素,主要就是以上幾種原因。

電源mos管高溫燒壞總結

總結一:電源MOS管高溫發熱燒壞原因小結

1、電路設計的問題,就是讓MOS管工作在線性的工作狀態,而不是在開關狀態。這也是導致MOS管發熱的一個原因。如果N-MOS做開關,G級電壓要比電源高幾V,才能完全導通,P-MOS則相反。沒有完全打開而壓降過大造成功率消耗,等效直流阻抗比較大,壓降增大,所以U*I也增大,損耗就意味著發熱。這是設計電路的最忌諱的錯誤;(本次產品測試問題點雖然不是出在電路設計上,但BOM做錯比設計錯誤往往更難分析)

2、頻率太高,主要是有時過分追求體積,導致頻率提高,MOS管上的損耗增大了,所以發熱也加大了;

3、沒有做好足夠的散熱設計,電流太高,MOS管標稱的電流值,一般需要良好的散熱才能達到。所以ID小于最大電流,也可能發熱嚴重,需要足夠的輔助散熱片;

4、MOS管的選型有誤,對功率判斷有誤,MOS管內阻沒有充分考慮,導致開關阻抗增大。

總結二:MOS管工作狀態分析

MOS管工作狀態有四種,開通過程、導通狀態、關斷過程,截止狀態;MOS管主要損耗:開關損耗,導通損耗,截止損耗,還有雪崩能量損耗,開關損耗往往大于后者;MOS管主要損壞原因:過流(持續大電流或瞬間超大電流),過壓(D-S,G-S被擊穿),靜電(個人認為可屬于過壓);

總結三:MOS管工作過程分析

MOS管工作過程非常復雜,里面變量很多,總之開關慢不容易導致米勒震蕩(介紹米勒電容,米勒效應等,很詳細),但開關損耗會加大,發熱大;開關的速度快,損耗會減低,但是米勒震蕩很厲害,反而會使損耗增加。驅動電路布線和主回路布線要求很高,最終就是尋找一個平衡點,一般開通過程不超過1us;

總結四:MOS管的重要參數及選型

Qgs:柵極從0V充電到對應電流米勒平臺時總充入電荷,這個時候給Cgs充電(相當于Ciss,輸入電容);

Qgd:整個米勒平臺的總充電電荷(不一定比Qgs大,僅指米勒平臺);

Qg:總的充電電荷,包含Qgs,Qgd,以及之外的其它;

上述三個參數的單位是nc(納庫),一般為幾nc到幾十nc;Rds(on):導通內阻,這個耐壓一定情況下,越小損耗;總的選型規則:Qgs、Qgd、Qg較小,Rds(on)也較小的管.


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