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如何解決MOS管發(fā)熱-?MOS管發(fā)熱原因分析與處理方法?
  • 發(fā)布時(shí)間:2020-11-14 16:09:55
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如何解決MOS管發(fā)熱-MOS管發(fā)熱原因分析與處理方法
MOS管發(fā)熱嚴(yán)重的四大因素
在半導(dǎo)體電子應(yīng)用過程中,MOS管經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱嚴(yán)重的現(xiàn)象,那么是什么原因才會(huì)導(dǎo)致MOS管發(fā)熱?
首先我們需要了解MOS管的構(gòu)造原理,如下圖:
MOS管發(fā)熱原因
從上圖可以看出,場(chǎng)效應(yīng)管(MOS管)是只要一種載流子參與導(dǎo)電,用輸入電壓控制輸出電流的半導(dǎo)體器件,進(jìn)一步可以劃分為有N溝道器件和P溝道器件。
MOS管發(fā)熱嚴(yán)重的原因總結(jié)為以下四點(diǎn):
第一點(diǎn):電路設(shè)計(jì)的問題,就是讓MOS管工作在線性的工作狀態(tài),而不是在開關(guān)狀態(tài)。這也是導(dǎo)致MOS管發(fā)熱的一個(gè)原因。如果N-MOS做開關(guān),G級(jí)電壓要比電源高幾V,才能完全導(dǎo)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(fā)熱。這是設(shè)計(jì)電路的最忌諱的錯(cuò)誤。
第二點(diǎn):MOS管頻率太高,主要是有時(shí)過分追求體積,導(dǎo)致頻率提高,MOS管上的損耗增大了,所以發(fā)熱也加大了;
第三點(diǎn):電路板沒有做好足夠的散熱設(shè)計(jì),電流太高,MOS管標(biāo)稱的電流值,一般需要良好的散熱才能達(dá)到。所以ID小于最大電流,也可能發(fā)熱嚴(yán)重,需要足夠的輔助散熱片。
第四點(diǎn):MOS管的選型有誤,對(duì)功率判斷有誤,MOS管內(nèi)阻沒有充分考慮,導(dǎo)致開關(guān)阻抗增大。
如何解決MOS管發(fā)熱問題?
為了解決MOS管發(fā)熱問題,要準(zhǔn)確判斷是否是這些原因造成,最重要的是進(jìn)行正確的測(cè)試,才能發(fā)現(xiàn)問題所在。通過這次解決這個(gè)MOS發(fā)熱問題,發(fā)現(xiàn)正確選擇關(guān)鍵點(diǎn)的測(cè)試,是否和分析的一致,才是解決問題之關(guān)鍵。
在進(jìn)行開關(guān)電源測(cè)試中,除了用三用表測(cè)量控制電路其他器件的引腳電壓,比較重要的是用示波器測(cè)量相關(guān)的電壓波形。當(dāng)判斷開關(guān)電源是否工作正常,測(cè)試什么地方才能反映出電源的工作狀態(tài),變壓器原邊和次級(jí)以及輸出反饋是否合理,開關(guān)MOS管是否工作正常,PWM控制器輸出端是否正常,包括脈沖的幅度和占空比是否正常,等等。
測(cè)試點(diǎn)的合理選擇非常重要,正確選擇既安全可靠測(cè)量,又能反映故障的原因所在,迅速查找出原因。分析這次MOS管故障的原因,根據(jù)開關(guān)電源以前的所了解的,一般引起MOS管發(fā)熱的原因是:
1:驅(qū)動(dòng)頻率過高。
2:G極驅(qū)動(dòng)電壓不夠。
3:通過漏極和源極的Id電流太高。
因此測(cè)試重點(diǎn)放在MOS管上,準(zhǔn)確測(cè)試它的工作狀況,才是問題的根本。選擇測(cè)試點(diǎn)如圖:
MOS管發(fā)熱原因
Q1為功率開關(guān)MOS管,A點(diǎn)為漏極,B點(diǎn)為源極,R為電流取樣電阻,C點(diǎn)為接地端。把雙蹤示波器的兩個(gè)探頭分別接到A和B點(diǎn),兩個(gè)探頭接地端同時(shí)卡住電阻R的接地端C處。
MOS管發(fā)熱原因
MOS管漏極測(cè)試A點(diǎn)波形
而從B點(diǎn)的波形可以看出,MOS管的源極電壓波形,這個(gè)波形是取樣電阻R上的電壓波形,能夠反映出漏極電流極其導(dǎo)通和截止時(shí)間等信息,如下圖分析:
可以看出,每個(gè)周期中,開關(guān)MOS管導(dǎo)通時(shí),漏極電流從起始到峰值電流的過程。
MOS管發(fā)熱原因
取樣電阻R的B測(cè)試點(diǎn)電壓波形
A和B點(diǎn),這就是兩個(gè)關(guān)鍵的測(cè)試點(diǎn),基本上反映了開關(guān)電源的工作狀態(tài)和故障所在,導(dǎo)通的時(shí)候的尖峰電壓和尖峰電流非常大,如果能夠?qū)?dǎo)通的尖峰電壓和尖峰電流消除,那么損耗能降一大半,MOS發(fā)熱的問題就能解決。當(dāng)然也是發(fā)現(xiàn)MOS管工作正常與否的最直接反映。
通過測(cè)試結(jié)果分析后,改變柵極驅(qū)動(dòng)電阻阻值,選擇合適的頻率,給MOS管完全導(dǎo)通創(chuàng)造條件,MOS工作后有效的降低了尖峰電壓,又選擇了內(nèi)阻更小的MOS管,使在開關(guān)過程中管子本身的壓降降低。同時(shí)合理選擇的散熱器。經(jīng)過這樣處理后,重新實(shí)驗(yàn),讓整個(gè)電源正常工作后,加大負(fù)載到滿負(fù)荷工作,MOS管發(fā)熱始終沒有超過50°,應(yīng)該是比較理想。
在用示波器測(cè)試過程中,要特別注意這兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)的波形,在逐步升高輸入電壓的時(shí)候,如果發(fā)現(xiàn)峰值電壓或者峰值電流超過設(shè)計(jì)范圍,并注意MOS管發(fā)熱情況,如果異常,應(yīng)該立刻關(guān)閉電源,查找原因所在,防止MOS管損壞。
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