在做电源设计或者驱动电路的时候,难免要用到场效应管,也就是我们常说的mos管。mos管有很多种类,也有很多作用,在作为电源或者驱动使用的情况下,发挥的当然是用它的开关作用。但在半导体电子应用过程中,mos管经常会出现发烫严重的现象,那么是什么原因导致mos管发烫呢?
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管才很容易发烫。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。因此发烫的情况主要分为一下几种:
1.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管发烫的一个原因。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,损耗就意味着发烫。这是设计电路的最忌讳的错误。
2.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,也可能发烫严重,需要足够的辅助散热片。
3.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,所以发热的值也加大了。
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。
这是关于mos管发烫问题的简单总结。也是做开关电源或者mos管开关驱动的工作者需要烂熟于心的知识。
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