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MOS管发热的可能性原由

2021-03-08 ryder

做电源设计,或者做驱动方面的电路,难免要用到场效应管,也就是人们常说的MOS管。MOS管有很多种类,也有很多用途。做电源或者驱动的使用,当然就是用它的开关用途。


无论N型或者p型MOS管,其工作原理本质是相同的。MOS管是由加在输入端栅极的电压来控制输出端漏极的电流。MOS管是压控器件它通过加在栅极上的电压控制器件的特性,不会发生像三极管做开关时的因基极电流引起的电荷存储效应,因此在开关使用中,MOS管的开关速度应当比三极管快。其紧要原理如图:图1。


图1MOS管的工作原理


我们在开关电源中常用MOS管的漏极开路电路,如图2漏极原封不动地接负载,叫开路漏极,开路漏极电路中不管负载接多高的电压,都能够接通和关断负载电流。是理想的模拟开关器件。这就是MOS管做开关器件的原理。当然MOS管做开关使用的电路形式比较多了。


图2NMOS管的开路漏极电路


在开关电源使用方面,这种使用要MOS管定期导通和关断。比如,DC-DC电源中常用的基本降压转换器依靠两个MOS管来执行开关功能,这些开关交替在电感里存储能量,然后把能量释放给负载。我们常选择数百kHz乃至1MHz以上的频率,因为频率越高,磁性元件可以更小更轻。在正常工作期间,MOS管只相当于一个导体。因此,我们电路或者电源设计人员最关心的是MOS的最小传导损耗。


我们常常看MOS管的pDF参数,MOS管制造商采用RDS(ON)参数来含义导通阻抗,对开关使用来说,RDS(ON)也是最紧要的器件特性。数据手册含义RDS(ON)与栅极(或驱动)电压VGS以及流经开关的电流有关,但关于充足的栅极驱动,RDS(ON)是一个相对静态参数。一直处于导通的MOS管很容易发热。另外,慢慢升高的结温也会导致RDS(ON)的新增。MOS管数据手册规定了热阻抗参数,其含义为MOS管封装的半导体结散热能力。RθJC的最简单的含义是结到管壳的热阻抗。


1.发热情况有,电路设计的问题,就是让MOS管工作在线性的工作状态,而不是在开关状态。这也是导致MOS管发热的一个原由。倘若N-MOS做开关,G级电压要比电源高几V,才能完全导通,p-MOS则相反。没有完全打开而压降过大造成功率消耗,等效直流阻抗比较大,压降增大,所以U*I也增大,损耗就意味着发热。这是设计电路的最忌讳的错误。


2,频率太高,紧要是有时过分追求体积,导致频率提高,MOS管上的损耗增大了,所以发热也加大了


3,没有做好足够的散热设计,电流太高,MOS管标称的电流值,一般要良好的散热才能达到。所以ID小于最大电流,也可能发热严重,要足够的辅助散热片。


4,MOS管的选型有误,对功率判断有误,MOS管内阻没有充足考虑,导致开关阻抗增大


这是我最近在解决MOS管发热问题时简单总结的。其实这些问题也是老生常谈的问题,做开关电源或者MOS管开关驱动这些知识应当是烂熟于心,当然有时还有其他方面的因素,紧要就是以上几种原由。

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