[电源] 转:为什么MOS管会发热严重?

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 楼主| 一两研发 发表于 2013-1-31 23:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
最近,解决不少关于MOS做开关驱动方面的一些问题,忽然觉得有必要总结一下MOS管发热方面的问题。
       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,也有很多作用。做电源或者驱动的使用,当然就是用它的开关作用。
无论N型或者P型MOS管,其工作原理本质是一样的。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,因此在开关应用中, MOS管的开关速度应该比三极管快。其主要原理如图:图1。


图1 MOS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2 NMOS管的开路漏极电路
        在开关电源应用方面,这种应用需要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赖两个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1 MHz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。
       我们经常看MOS管的PDF参数,MOS管制造商采用RDS(ON) 参数来定义导通阻抗,对开关应用来说,RDS(ON) 也是最重要的器件特性。数据手册定义RDS(ON) 与栅极 (或驱动) 电压 VGS 以及流经开关的电流有关,但对于充分的栅极驱动,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)的增加。MOS管数据手册规定了热阻抗参数,其定义为MOS管封装的半导体结散热能力。RθJC的最简单的定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管发热的一个原因。如果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,主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,一般需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,需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管内阻没有充分考虑,导致开关阻抗增大
这是我最近在处理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该是烂熟于心,当然有时还有其他方面的因素,主要就是以上几种原因。
angerbird 发表于 2013-2-1 18:10 | 显示全部楼层
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,因此在开关应用中, MOS管的开关速度应该比三极管快。
angerbird 发表于 2013-2-1 18:11 | 显示全部楼层
如果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。
zhangmangui 发表于 2013-2-1 19:55 | 显示全部楼层
不知道用mos管做开关电路的E类放大中的电感L和电容C怎么算   在实践应用中发现mos管的集间电容影响较大  
vivilzb1985 发表于 2013-2-5 13:12 | 显示全部楼层
没有做好足够的散热设计,电流太高,MOS管标称的电流值,一般需要良好的散热才能达到。
yhgwork 发表于 2013-2-6 18:31 | 显示全部楼层
不错的总结,新手学习了。
关关 发表于 2013-3-8 20:00 | 显示全部楼层
G级的电压必须高于电源电压才能导通吗??不是只要Vgs大于一定值就可以了吗?
huanghongxing 发表于 2013-3-8 22:44 | 显示全部楼层
这MOS管会发热原因总结挺好的,以后设计过程中多多注意
cjhk 发表于 2013-3-9 19:55 | 显示全部楼层
总结了  MOS管的工作方式   这个很不错   是常用的基础 知识   需要好好掌握和消化一下   谢谢了  楼主  很感谢   谢谢你的共享   不错哦
sevensong 发表于 2013-8-12 21:34 | 显示全部楼层
真棒:victory:
hawksabre 发表于 2013-8-13 18:55 | 显示全部楼层
先看看   好象有错误   楼主   
1061zou 发表于 2013-8-13 19:29 来自手机 | 显示全部楼层
Vgs一般不是取10v导通吗
haitun1895 发表于 2013-8-14 07:09 | 显示全部楼层
学习了。。。
kkzz 发表于 2013-8-14 23:30 | 显示全部楼层
电流过大了?
kkzz 发表于 2013-8-14 23:30 | 显示全部楼层
学习一下这个比较经典的。
shuiqinghan2012 发表于 2013-8-15 10:02 | 显示全部楼层
图中R1是否可以不接,在buck型开关电源中,mos管该如何接,我的接法是直接不接R1,然后把DS端当做开关接到电路中,结果发热和严重,后来加了驱动,还是很严重,烧了几个了,期待回复。
zjczm 发表于 2013-8-15 16:13 | 显示全部楼层
学习了!不错。
hkcj 发表于 2013-8-15 19:52 | 显示全部楼层
功率过大   温度过高  都是有问题的  需要好好看看   先谢谢了   楼主
chuangpu 发表于 2013-8-16 18:47 | 显示全部楼层
感觉还是通态电阻的问题   楼主   这一块   还是需要花时间   好好钻研钻研
黄小俊 发表于 2013-10-6 17:17 | 显示全部楼层
上次做H桥,一上电就烧掉一个。至今还没有想明白。得好好学习一下了。
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