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mos管,功率mos管烧坏是什么原因-详解大全

信息来源:本站 日期:2017-12-15 

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MOS在控制器电路中的工作状况:注册进程(由截止到导通的过渡进程)、导通状况、关断进程(由导通到截止的过渡进程)、截止状况。

MOS首要损耗也对应这几个状况,开关损耗(注册进程和关断进程),导通损耗,截止损耗(漏电流引起的,这个忽略不计),还有雪崩能量损耗。只需把这些损耗控制在mos接受标准之内,mos即会正常作业,超出接受规模,即发作损坏。而开关损耗往往大于导通状况损耗(不同mos这个距离可能很大)

Mos损坏首要原因:

过流----------继续大电流或瞬间超大电流引起的结温过高而焚毁;

过压----------源漏过压击穿、源栅极过压击穿;

静电----------静电击穿。CMOS电路都怕静电;

Mos开关原理(扼要)。Mos是电压驱动型器材,只需栅极和源级间给一个恰当电压,源级和漏级间通路就构成。这个电流通路的电阻被成为mos内阻,就是导通电阻。这个内阻巨细根本决议了mos芯片能接受的最大导通电流(当然和其它要素有关,最有关的是热阻)。内阻越小接受电流越大(由于发热小)

Mos问题远没这么简略,费事在它的栅极和源级间,源级和漏级间,栅极和漏级间内部都有等效电容。所以给栅极电压的进程就是给电容充电的进程(电容电压不能骤变),所以mos源级和漏级间由截止到导通的注册进程受栅极电容的充电进程制约。

可是,这三个等效电容是构成串并联组合关系,它们相互影响,并不是独立的,如果独立的就很简略了。其间一个要害电容就是栅极和漏级间的电容Cgd,这个电容业界称为米勒电容。这个电容不是恒定的,随栅极和漏级间电压改变而敏捷改变。这个米勒电容是栅极和源级电容充电的拦路虎,由于栅极给栅-源电容Cgs充电抵达一个渠道后,栅极的充电电流必须给米勒电容Cgd充电,这时栅极和源级间电压不再升高,抵达一个渠道,这个是米勒渠道(米勒渠道就是给Cgd充电的进程),米勒渠道我们首要想到的费事就是米勒振荡。(即,栅极先给Cgs充电,抵达必定渠道后再给Cgd充电)

由于这个时分源级和漏级间电压敏捷改变,内部电容相应敏捷充放电,这些电流脉冲会导致mos寄生电感发生很大感抗,这儿面就有电容,电感,电阻组成震动电路(能构成2个回路),而且电流脉冲越强频率越高震动起伏越大。所以最要害的问题就是这个米勒渠道怎么过渡。

过快的充电会导致剧烈的米勒震动,但过慢的充电虽减小了震动,但会延伸开关然后添加开关损耗。Mos注册进程源级和漏级间等效电阻相当于从无穷大电阻到阻值很小的导通内阻(导通内阻一般低压mos只需几毫欧姆)的一个转变进程。比方一个mos最大电流100a,电池电压96v,在注册进程中,有那么一会儿(刚进入米勒渠道时)mos发热功率是P=V*I(此刻电流已达最大,负载没有跑起来,一切的功率都降落在MOS管上),P=96*100=9600w!这时它发热功率最大,然后发热功率敏捷下降直到彻底导通时功率变成100*100*0.003=30w(这儿假定这个mos导通内阻3毫欧姆)。开关进程中这个发热功率改变是惊人的。

如果注册时刻慢,意味着发热从9600w到30w过渡的慢,mos结温会升高的凶猛。所以开关越慢,结温越高,简略烧mos。为了不烧mos,只能下降mos限流或许下降电池电压,比方给它约束50a或电压下降一半成48v,这样开关发热损耗也下降了一半。不烧管子了。这也是高压控简略烧管子原因,高压控制器和低压的只需开关损耗不一样(开关损耗和电池端电压根本成正比,假定限流一样),导通损耗彻底受mos内阻决议,和电池电压没任何关系。

其实整个mos注册进程非常复杂。里边变量太多。总归就是开关慢不简略米勒震动,但开关损耗大,管子发热大,开关速度快理论上开关损耗低(只需能有用按捺米勒震动),可是往往米勒震动很凶猛(如果米勒震动很严重,可能在米勒渠道就烧管子了),反而开关损耗也大,而且上臂mos震动更有可能引起下臂mos误导通,构成上下臂短路。所以这个很考验设计师的驱动电路布线和主回路布线技能。最终就是找个平衡点(一般注册进程不超越1us)。注册损耗这个最简略,只和导通电阻成正比,想大电流低损耗找内阻低的。

下面介绍下对一般用户有用点的。

Mos挑选的重要参数扼要阐明。以datasheet举例阐明。

栅极电荷。

Qgs, Qgd

Qgs:指的是栅极从0v充电到对应电流米勒渠道时总充入电荷(实践电流不同,这个渠道高度不同,电流越大,渠道越高,这个值越大)。这个阶段是给Cgs充电(也相当于Ciss,输入电容)。

Qgd:指的是整个米勒渠道的总充电电荷(在这称为米勒电荷)。这个进程给Cgd(Crss,这个电容随着gd电压不同敏捷改变)充电。

下面是型号stp75nf75.

我们一般75管Qgs是27nc,Qgd是47nc。结合它的充电曲线。

进入渠道前给Cgs充电,总电荷Qgs 27nc,渠道米勒电荷Qgd 47nc。

而在开关过冲中,mos首要发热区间是粗赤色标示的阶段。从Vgs开端超越阈值电压,到米勒渠道完毕是首要发热区间。其间米勒渠道完毕后mos根本彻底翻开这时损耗是根本导通损耗(mos内阻越低损耗越低)。阈值电压前,mos没有翻开,简直没损耗(只需漏电流引起的一点损耗)。其间又以赤色拐弯当地损耗最大(Qgs充电将近完毕,快到米勒渠道和刚进入米勒渠道这个进程发热功率最大(更粗线表示)。

所以必定充电电流下,赤色标示区间总电荷小的管子会很快度过,这样发热区间时刻就短,总发热量就低。所以理论上挑选Qgs和Qgd小的mos管能快速度过开关区。

导通内阻。Rds(on)。这个耐压必定情况下是越低越好。不过不同厂家标的内阻是有不同测验条件的。测验条件不同,内阻测量值会不一样。同一管子,温度越高内阻越大(这是硅半导体资料在mos制作工艺的特性,改变不了,能稍改进)。所以大电流测验内阻会增大(大电流下结温会明显升高),小电流或脉冲电流测验,内阻下降(由于结温没有大幅升高,没热堆集)。有的管子标称典型内阻和你自己用小电流测验简直一样,而有的管子自己小电流测验比标称典型内阻低许多(由于它的测验标准是大电流)。当然这儿也有厂家标示不严厉问题,不要彻底信任。

所以挑选标准是------------找Qgs和Qgd小的mos管,并一起契合低内阻的mos管。

原因剖析:

1、过流的可能性一般,不扫除在装车的时分,电池的电流瞬间超大,引起结温过高;

2、过压的可能性最小,电池电压不会超越100V,会低于安全电压;

3、静电的可能情最大,静电在各各环节中都有可能浸透


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