在做電源設計或者驅動電路的時候,難免要用到場效應管,也就是我們常說的MOS管。MOS管有很多種類,也有很多作用,在作為電源或者驅動使用的情況下,發揮的當然是用它的開關作用。但在半導體電子應用過程中,MOS管經常會出現發燙嚴重的現象,那么是什么原因導致MOS管發燙呢?
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。
我們經常看MOS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管才很容易發燙。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。因此發燙的情況主要分為一下幾種:
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管發燙的一個原因。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,損耗就意味著發燙。這是設計電路的最忌諱的錯誤。
2.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,也可能發燙嚴重,需要足夠的輔助散熱片。
3.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,所以發熱的值也加大了。
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。
這是關于MOS管發燙問題的簡單總結。也是做開關電源或者MOS管開關驅動的工作者需要爛熟于心的知識。
審核編輯:湯梓紅
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