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MOS管发热异常总结 排查原因优化设备运行-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2020-04-22 

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MOS管发热异常总结 排查原因优化设备运行

在电路设计的时候常常会发生MOS管发热的情况,而MOS管发热说明了它正在错误运行。为了避免MOS管发热危害到整体设备的运行,所以在再次运行之前需要先排查出MOS管发热的原因。MOS管发热无非是这几种情况,本文主要是给大家分享一下MOS管发热异常,排查原因来优化设备运行。

MOS管,MOS管发热


(一)电路设计

让MOS管工作在线性的工作状态,而不是在开关状态。如果N-MOS做开关,G级电压要比电源高几V,才能完全导通,P-MOS则相反。没有完全打开而压降过大造成功率消耗,等效直流阻抗比较大,压降增大,所以U*I也增大,损耗就意味着发热。

MOS管,MOS管发热


(二)工作频率

这是在调试过程中比较常见的现象,降频主要由两个方面导致。输入电压和负载电压的比例小、系统干扰大。对于前者,注意不要将负载电压设置的太高,虽然负载电压高,效率会高点。对于后者,可以尝试以下几个方面:


1、将最小电流设置的再小点

2、布线干净点,特别是sense这个关键路径

3、将电感选择的小点或者选用闭合磁路的电感

4、加RC低通滤波吧,这个影响有点不好,C的一致性不好,偏差有点大,不过对于照明来说应该够了。无论如何降频没有好处,只有坏处,所以一定要解决。

有些时候,MOS管频率太高,主要是有时过分追求体积,导致频率提高,MOS管上的损耗增大了,所以发热也加大。


三、散热设计

电路板没有做好足够的散热设计,电流太高,MOS管标称的电流值,一般需要良好的散热才能达到。所以ID小于最大电流,也可能发热严重,需要足够的辅助散热片。


MOS管发热异常总结

总结一:MOS管发热原因小结

1、电路设计的问题,就是让MOS管工作在线性的工作状态,而不是在开关状态。这也是导致MOS管发热的一个原因。如果N-MOS做开关,G级电压要比电源高几V,才能完全导通,P-MOS则相反。没有完全打开而压降过大造成功率消耗,等效直流阻抗比较大,压降增大,所以U*I也增大,损耗就意味着发热。这是设计电路的最忌讳的错误。


2、频率太高,主要是有时过分追求体积,导致频率提高,MOS管上的损耗增大了,所以发热也加大了。


3、没有做好足够的散热设计,电流太高,MOS管标称的电流值,一般需要良好的散热才能达到。所以ID小于最大电流,也可能发热严重,需要足够的辅助散热片。


4、MOS管的选型有误,对功率判断有误,MOS管内阻没有充分考虑,导致开关阻抗增大。


总结二:MOS管工作状态分析

MOS管工作状态有四种,开通过程、导通状态、关断过程,截止状态;

MOS管主要损耗:开关损耗,导通损耗,截止损耗,还有雪崩能量损耗,开关损耗往往大于后者;

MOS管主要损坏原因:过流(持续大电流或瞬间超大电流),过压(D-S,G-S被击穿),静电(个人认为可属于过压);


总结三:MOS管工作过程分析

MOS管工作过程非常复杂,里面变量很多,总之开关慢不容易导致米勒震荡(介绍米勒电容,米勒效应等,很详细),但开关损耗会加大,发热大;开关的速度快,损耗会减低,但是米勒震荡很厉害,反而会使损耗增加。驱动电路布线和主回路布线要求很高,最终就是寻找一个平衡点,一般开通过程不超过1us;


总结四:MOS管的重要参数及选型

Qgs:栅极从0V充电到对应电流米勒平台时总充入电荷,这个时候给Cgs充电(相当于Ciss,输入电容);

Qgd:整个米勒平台的总充电电荷(不一定比Qgs大,仅指米勒平台);

Qg:总的充电电荷,包含Qgs,Qgd,以及之外的其它;

上述三个参数的单位是nc(纳库),一般为几nc到几十nc;

Rds(on):导通内阻,这个耐压一定情况下,越小损耗;

总的选型规则:Qgs、Qgd、Qg较小,Rds(on)也较小的管。


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