電源MOS管高溫燒壞的可能性原因

做電源設計，或者做驅動(dòng)方面的電路，難免要用到場(chǎng)效應管，也就是人們常說(shuō)的MOS管。MOS管有很多種類(lèi)，也有很多作用。做電源或者驅動(dòng)的使用，當然就是用它的開(kāi)關(guān)作用。無(wú)論N型或者P型MOS管，其工作原理本質(zhì)是一樣的。MOS管是由加在輸入端柵極的電壓來(lái)控制輸出端漏極的電流。MOS管是壓控器件它通過(guò)加在柵極上的電壓控制器件的特性，不會(huì )發(fā)生像三極管做開(kāi)關(guān)時(shí)的因基極電流引起的電荷存儲效應，因此在開(kāi)關(guān)應用中， MOS管的開(kāi)關(guān)速度應該比三極管快。其主要原理如圖：

我們在開(kāi)關(guān)電源中常用MOS管的漏極開(kāi)路電路，如圖下圖漏極原封不動(dòng)地接負載，叫開(kāi)路漏極，開(kāi)路漏極電路中不管負載接多高的電壓，都能夠接通和關(guān)斷負載電流。是理想的模擬開(kāi)關(guān)器件。這就是MOS管做開(kāi)關(guān)器件的原理。當然MOS管做開(kāi)關(guān)使用的電路形式比較多了。

在開(kāi)關(guān)電源應用方面，這種應用需要MOS管定期導通和關(guān)斷。比如，DC-DC電源中常用的基本降壓轉換器依賴(lài)兩個(gè)MOS管來(lái)執行開(kāi)關(guān)功能，這些開(kāi)關(guān)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(gè)導體。因此，我們電路或者電源設計人員最關(guān)心的是MOS的最小傳導損耗。

我們經(jīng)?？碝OS管的ＰＤＦ參數，MOS管制造商采用RDS（ON） 參數來(lái)定義導通阻抗，對開(kāi)關(guān)應用來(lái)說(shuō)，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(dòng)） 電壓 VGS 以及流經(jīng)開(kāi)關(guān)的電流有關(guān)，但對于充分的柵極驅動(dòng)RDS（ON） 是一個(gè)相對靜態(tài)參數。一直處于導通的MOS管很容易發(fā)熱。另外，慢慢升高的結溫也會(huì )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。RθJC的最簡(jiǎn)單的定義是結到管殼的熱阻抗。

1.發(fā)熱情況有，電路設計的問(wèn)題，就是讓MOS管工作在線(xiàn)性的工作狀態(tài)，而不是在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。這也是導致MOS管發(fā)熱的一個(gè)原因。如果N-MOS做開(kāi)關(guān)，G級電壓要比電源高幾V，才能完全導通，P-MOS則相反。沒(méi)有完全打開(kāi)而壓降過(guò)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(zhù)發(fā)熱。這是設計電路的最忌諱的錯誤。

2，頻率太高，主要是有時(shí)過(guò)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

3，沒(méi)有做好足夠的散熱設計，電流太高，MOS管標稱(chēng)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。

4，MOS管的選型有誤，對功率判斷有誤，MOS管內阻沒(méi)有充分考慮，導致開(kāi)關(guān)阻抗增大這是我最近在處理MOS管發(fā)熱問(wèn)題時(shí)簡(jiǎn)單總結的。其實(shí)這些問(wèn)題也是老生常談的問(wèn)題，做開(kāi)關(guān)電源或者M(jìn)OS管開(kāi)關(guān)驅動(dòng)這些知識應該是爛熟于心，當然有時(shí)還有其他方面的因素，主要就是以上幾種原因。

電源mos管高溫燒壞總結

總結一：電源MOS管高溫發(fā)熱燒壞原因小結

1、電路設計的問(wèn)題，就是讓MOS管工作在線(xiàn)性的工作狀態(tài)，而不是在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。這也是導致MOS管發(fā)熱的一個(gè)原因。如果N-MOS做開(kāi)關(guān)，G級電壓要比電源高幾V，才能完全導通，P-MOS則相反。沒(méi)有完全打開(kāi)而壓降過(guò)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(zhù)發(fā)熱。這是設計電路的最忌諱的錯誤；（本次產(chǎn)品測試問(wèn)題點(diǎn)雖然不是出在電路設計上，但BOM做錯比設計錯誤往往更難分析）

2、頻率太高，主要是有時(shí)過(guò)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；

3、沒(méi)有做好足夠的散熱設計，電流太高，MOS管標稱(chēng)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；

4、MOS管的選型有誤，對功率判斷有誤，MOS管內阻沒(méi)有充分考慮，導致開(kāi)關(guān)阻抗增大。

總結二：MOS管工作狀態(tài)分析

MOS管工作狀態(tài)有四種，開(kāi)通過(guò)程、導通狀態(tài)、關(guān)斷過(guò)程，截止狀態(tài)；MOS管主要損耗：開(kāi)關(guān)損耗，導通損耗，截止損耗，還有雪崩能量損耗，開(kāi)關(guān)損耗往往大于后者；MOS管主要損壞原因：過(guò)流（持續大電流或瞬間超大電流），過(guò)壓（D-S，G-S被擊穿），靜電（個(gè)人認為可屬于過(guò)壓）；

總結三：MOS管工作過(guò)程分析

MOS管工作過(guò)程非常復雜，里面變量很多，總之開(kāi)關(guān)慢不容易導致米勒震蕩（介紹米勒電容，米勒效應等，很詳細），但開(kāi)關(guān)損耗會(huì )加大，發(fā)熱大；開(kāi)關(guān)的速度快，損耗會(huì )減低，但是米勒震蕩很厲害，反而會(huì )使損耗增加。驅動(dòng)電路布線(xiàn)和主回路布線(xiàn)要求很高，最終就是尋找一個(gè)平衡點(diǎn)，一般開(kāi)通過(guò)程不超過(guò)1us；

總結四：MOS管的重要參數及選型

Qgs：柵極從0V充電到對應電流米勒平臺時(shí)總充入電荷，這個(gè)時(shí)候給Cgs充電（相當于Ciss，輸入電容）；

Qgd：整個(gè)米勒平臺的總充電電荷（不一定比Qgs大，僅指米勒平臺）；

Qg：總的充電電荷，包含Qgs，Qgd，以及之外的其它；

上述三個(gè)參數的單位是nc（納庫），一般為幾nc到幾十nc；Rds（on）：導通內阻，這個(gè)耐壓一定情況下，越小損耗；總的選型規則：Qgs、Qgd、Qg較小，Rds（on）也較小的管.

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