在电机驱动中MOS管广泛使用,但过程中也会发生问题失效具体如下:
雪崩失效
雪崩失效指的就是过压击穿,也就是我们常常说的漏极和源极之间的电压超过了 MOSFET 的额定电压,并且达到了 MOSFET 耐受的极限,从而导致 MOSFET 失效。
SOA 失效
SOA 失效指的是过流损坏,也就是说,电流超过了 MOSFET 的安全工作区引起的失效,一般是由于 Id 超过了器件规格测定的最大值,使得 MOSFET 的热损耗过大,长期热量累积而导致的失效。
静电失效
静电失效比较好理解,几乎任何电子元器件都面临静电问题,尤其是在北方干燥的冬天。要知道,MOS 管的一般静电耐受是 500V,非常的脆弱,所以冬天我们在操作 MOS 管的时候还是尽量使用防静电手环和镊子。
栅极击穿
栅极击穿指的是栅极遭受异常电压导致栅极栅氧化层失效,一般我们驱动 MOS 管的 Vgs 设定在 12V,器件手册中虽然标注了 Vth 一般在 2-5V,但是对于不同的 Vgs 会对应不同的 Rdson,因此我们通常选用 12V 或者 15V 来保证 MOSFET 的完全开启。而这个电压并不能像 MOS 的 Vds 一样具备很高的耐电压能力,Vgs 一般会被限制在 20V 以内,超过 20V 将有可能击穿栅极。
栅极击穿后,一般使用万用表可以测量出来,GS 之间短路,而 DS 之间正常成高阻态。
谐振失效
无论是电池管理系统,还是逆变器和电机控制领域,我们通常会使用 MOS 的多并联设计,由于 MOSFET 本身参数的不一致性会导致每个 MOSFET 的栅极及电路寄生参数不同,在一同开关的时候,由于开通的先后顺序问题引起开关震荡,进一步损坏MOSFET,因此在并联使用的时候一定要注意布局布线,以及 MOS 的Vth 选择和供应链管理,这一点我将专门另一起篇文章讨论。
体二极管失效
在电机控制,桥式整流和 LLC 等控制系统中,我们需要利用 MOSFET 的体二极管进行续流,一般情况下体二极管的反向恢复时间会比较慢,因此容易出现过功率而导致体二极管失效。因此一般控制频率比较高的系统中,我们需要在 MOSFET 外面并联一个快恢复二极管或者肖特基。
只有知道了失效模式才能更好的防护!
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