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如何解決MOS管發(fā)熱-?MOS管發(fā)熱原因分析及處理方法?-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2020-10-19 

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如何解決MOS管發(fā)熱-MOS管發(fā)熱原因分析及處理方法-KIA MOS管


MOS管發(fā)熱嚴重的四大因素

在半導體電子應用過程中,MOS管經常會出現發(fā)熱嚴重的現象,那么是什么原因才會導致MOS管發(fā)熱?

首先我們需要了解MOS管的構造原理,如下圖:


MOS管發(fā)熱原因


從上圖可以看出,場效應管(MOS管)是只要一種載流子參與導電,用輸入電壓控制輸出電流的半導體器件,進一步可以劃分為有N溝道器件和P溝道器件。


MOS管發(fā)熱嚴重的原因總結為以下四點:


第一點:電路設計的問題,就是讓MOS管工作在線性的工作狀態(tài),而不是在開關狀態(tài)。這也是導致MOS管發(fā)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(fā)熱。這是設計電路的最忌諱的錯誤。


第二點:MOS管頻率太高,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(fā)熱也加大了;


第三點:電路板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(fā)熱嚴重,需要足夠的輔助散熱片。


第四點: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。


如何解決MOS管發(fā)熱問題?

為了解決MOS管發(fā)熱問題,要準確判斷是否是這些原因造成,最重要的是進行正確的測試,才能發(fā)現問題所在。通過這次解決這個MOS發(fā)熱問題,發(fā)現正確選擇關鍵點的測試,是否和分析的一致,才是解決問題之關鍵。


在進行開關電源測試中,除了用三用表測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量相關的電壓波形。當判斷開關電源是否工作正常,測試什么地方才能反映出電源的工作狀態(tài),變壓器原邊和次級以及輸出反饋是否合理,開關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。


測試點的合理選擇非常重要,正確選擇既安全可靠測量,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,根據開關電源以前的所了解的,一般引起MOS管發(fā)熱的原因是:


1:驅動頻率過高。

2:G極驅動電壓不夠。

3:通過漏極和源極的Id電流太高。


因此測試重點放在MOS管上,準確測試它的工作狀況,才是問題的根本。選擇測試點如圖:


MOS管發(fā)熱原因


Q1為功率開關MOS管,A點為漏極,B點為源極,R為電流取樣電阻,C點為接地端。把雙蹤示波器的兩個探頭分別接到A和B點,兩個探頭接地端同時卡住電阻R的接地端C處。


MOS管發(fā)熱原因


MOS管漏極測試A點波形

而從B點的波形可以看出,MOS管的源極電壓波形,這個波形是取樣電阻R上的電壓波形,能夠反映出漏極電流極其導通和截止時間等信息,如下圖分析:


可以看出,每個周期中,開關MOS管導通時,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測試點電壓波形


A和B點,這就是兩個關鍵的測試點,基本上反映了開關電源的工作狀態(tài)和故障所在,導通的時候的尖峰電壓和尖峰電流非常大,如果能夠將導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。當然也是發(fā)現MOS管工作正常與否的最直接反映。


通過測試結果分析后,改變柵極驅動電阻阻值,選擇合適的頻率,給MOS管完全導通創(chuàng)造條件,MOS工作后有效的降低了尖峰電壓,又選擇了內阻更小的MOS管,使在開關過程中管子本身的壓降降低。同時合理選擇的散熱器。經過這樣處理后,重新實驗,讓整個電源正常工作后,加大負載到滿負荷工作,MOS管發(fā)熱始終沒有超過50°,應該是比較理想。


在用示波器測試過程中,要特別注意這兩個測試點的波形,在逐步升高輸入電壓的時候,如果發(fā)現峰值電壓或者峰值電流超過設計范圍,并注意MOS管發(fā)熱情況,如果異常,應該立刻關閉電源,查找原因所在,防止MOS管損壞。



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