分析MOS管發(fā)燙原因

在做電源設(shè)計或者驅(qū)動電路的時候，難免要用到場效應(yīng)管，也就是我們常說的MOS管。MOS管有很多種類，也有很多作用，在作為電源或者驅(qū)動使用的情況下，發(fā)揮的當(dāng)然是用它的開關(guān)作用。但在半導(dǎo)體電子應(yīng)用過程中，MOS管經(jīng)常會出現(xiàn)發(fā)燙嚴(yán)重的現(xiàn)象，那么是什么原因?qū)е翸OS管發(fā)燙呢?

在開關(guān)電源應(yīng)用方面，這種應(yīng)用需要MOS管定期導(dǎo)通和關(guān)斷。比如，DC-DC電源中常用的基本降壓轉(zhuǎn)換器依賴兩個MOS管來執(zhí)行開關(guān)功能，這些開關(guān)交替在電感里存儲能量，然后把能量釋放給負(fù)載。我們常選擇數(shù)百kHz乃至1 MHz以上的頻率，因為頻率越高，磁性元件可以更小更輕。在正常工作期間，MOS管只相當(dāng)于一個導(dǎo)體。因此，我們電路或者電源設(shè)計人員最關(guān)心的是MOS的最小傳導(dǎo)損耗。

我們經(jīng)常看MOS管的PDF參數(shù)，MOS管制造商采用RDS(ON)參數(shù)來定義導(dǎo)通阻抗，對開關(guān)應(yīng)用來說，RDS(ON)也是最重要的器件特性。數(shù)據(jù)手冊定義RDS(ON)與柵極(或驅(qū)動)電壓 VGS 以及流經(jīng)開關(guān)的電流有關(guān)，但對于充分的柵極驅(qū)動，RDS(ON)是一個相對靜態(tài)參數(shù)。一直處于導(dǎo)通的MOS管才很容易發(fā)燙。另外，慢慢升高的結(jié)溫也會導(dǎo)致RDS(ON)的增加。

MOS管數(shù)據(jù)手冊規(guī)定了熱阻抗參數(shù)，其定義為MOS管封裝的半導(dǎo)體結(jié)散熱能力。因此發(fā)燙的情況主要分為一下幾種：

1.電路設(shè)計的問題 就是讓MOS管工作在線性的工作狀態(tài)，而不是在開關(guān)狀態(tài)。這也是導(dǎo)致MOS管發(fā)燙的一個原因。如果N-MOS做開關(guān)，G級電壓要比電源高幾V，才能完全導(dǎo)通，P-MOS則相反。沒有完全打開而壓降過大造成功率消耗，等效直流阻抗比較大，壓降增大，損耗就意味著發(fā)燙。這是設(shè)計電路的最忌諱的錯誤。

2.沒有做好足夠的散熱設(shè)計，電流太高，MOS管標(biāo)稱的電流值，一般需要良好的散熱才能達(dá)到。所以ID小于最大電流，也可能發(fā)燙嚴(yán)重，需要足夠的輔助散熱片。

3.頻率太高 主要是有時過分追求體積，導(dǎo)致頻率提高，MOS管上的損耗增大了，所以發(fā)熱的值也加大了。

4.MOS管的選型有誤，對功率判斷有誤，MOS管內(nèi)阻沒有充分考慮，導(dǎo)致開關(guān)阻抗增大。

這是關(guān)于MOS管發(fā)燙問題的簡單總結(jié)。也是做開關(guān)電源或者M(jìn)OS管開關(guān)驅(qū)動的工作者需要爛熟于心的知識。

審核編輯：湯梓紅