MOS管散熱片接地與不接地對EMC的影響分析-MOS管的熱設計

在電子電路設計當中很多情況下都要考慮EMC的問(wèn)題。在設計中使用MOS管時(shí)，在添加散熱片時(shí)可能會(huì )出現一種比較糾結的情況。當MOS管的EMC通過(guò)時(shí)，散熱片需要接地，而在散熱片不接地的情況下，EMC是無(wú)法通過(guò)的。那么為何會(huì )出現這種現象呢？（http://www.bontheholidayvillage.com）

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，針對傳導可以將一些開(kāi)關(guān)輻射通過(guò)散熱器傳導到大地回路，減弱了走傳輸線(xiàn)，讓流通的路徑更多了。針對輻射，沒(méi)接地的散熱器不僅沒(méi)好處，反而是輻射發(fā)射源，對EMC壞處更大，同時(shí)接地了，能起到一定的屏蔽效果，所以布板時(shí)，將大電解電容用來(lái)做屏蔽用，將IC放在大電解電容下面防止干擾都是這個(gè)道理。（http://www.bontheholidayvillage.com）

共模干擾

騷擾通過(guò)MOS管與散熱片寄生電容、LISN、以及L、N線(xiàn)返回到源。如果MOS管接地的話(huà)，在騷擾電壓一定的情況下，阻抗很低，騷擾電流很大，導致CE測試失效。

開(kāi)關(guān)管由導通切換為關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，脈沖變壓器分布電感儲存的能量，將與C1產(chǎn)生振蕩，導致開(kāi)關(guān)管C、E之間的電壓迅速上升達500V左右，形成浪涌電壓。并產(chǎn)生按開(kāi)關(guān)頻率工作的脈沖串電流，經(jīng)集電極和散熱器之間的分布電容Ci及變壓器初，次級之間的分布電容Cd返回AC線(xiàn)形成共模騷擾電流。

圖1

如圖1所示，減少開(kāi)關(guān)管集電極和散熱片之間的耦合電容Ci。可以選用低介電常數的材料作絕緣墊，加厚墊片的厚度。也可以用靜電屏蔽的方法。例如，在集電極和散熱片之間墊上一層夾心絕緣物，即絕緣物中間夾一層銅箔，作為靜電屏蔽層，并接在輸入直流OV地上，散熱片仍接機殼地，這層靜電屏蔽層將大大減小集電極和散熱片之間的電場(chǎng)耦合。（http://www.bontheholidayvillage.com）

如圖2所示，即將共模干擾轉化為差模，回流的源中，不通過(guò)LISN。

圖2

MOS管的熱設計

MOS 管作為半導體領(lǐng)域最基礎的器件之一，無(wú)論是在 IC 設計里，還是板級電路應用上，都十分廣泛，尤其在大功率半導體領(lǐng)域。然而大功率逆變器MOS管，工作的時(shí)候，發(fā)熱量非常大，如果MOS管散熱效果不好，溫度過(guò)高就可能導致MOS管的燒毀，進(jìn)而可能導致整個(gè)電路板的損毀。

避免MOS因為器件發(fā)熱而造成的損壞，需要做好足夠的散熱設計。若通過(guò)增加散熱器和電路板的長(cháng)度來(lái)供所有MOS管散熱，這樣就會(huì )增加機箱的體積，同時(shí)這種散熱結構，風(fēng)量發(fā)散，散熱效果不好。有些大功率逆變器MOS管會(huì )安裝通風(fēng)紙來(lái)散熱，但安裝很麻煩。

所以MOS管對散熱的要求很高，散熱條件分為最低和最高，即在運行中的散熱情況的上下浮動(dòng)范圍。一般在選購的時(shí)候通常采用最差的散熱條件為標準，這樣在使用的時(shí)候就可以留出最大的安全余量，即使在高溫中也能確保系統的正常運行。

做好MOS管的熱設計，需要足夠的散熱片以及導熱絕緣硅膠墊片才能實(shí)現。mos散熱片是一種給電器中的易發(fā)熱電子元件散熱的裝置，多由鋁合金，黃銅或青銅做成板狀，片狀，多片狀等，如電腦中CPU中央處理器要使用相當大的散熱片，電視機中電源管，行管，功放器中的功放管都要使用散熱片。

通常采用散熱片加導熱絕緣硅膠的設計直接接觸散熱，如果MOS管外殼不能接地，可以采用絕緣墊片隔離后再用導熱硅脂散熱。也可以選用硅膠片覆蓋MOS管，除了散熱還可以起到防止電損的作用。整個(gè)散熱體系能使元器件發(fā)出的熱量更有效地傳導到散熱片上，再經(jīng)散熱片散發(fā)到周?chē)諝庵腥ィ沟闷骷姆€定性得到保障。

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