小功率無(wú)刷直流電機(jī)MOS管被燒壞的原因分析

MOS在控制器電路中的工作狀態(tài)：開(kāi)通過(guò)程（由截止到導(dǎo)通的過(guò)渡過(guò)程）、導(dǎo)通狀態(tài)、關(guān)斷過(guò)程（由導(dǎo)通到截止的過(guò)渡過(guò)程）、截止?fàn)顟B(tài)。MOS主要損耗也對(duì)應(yīng)這幾個(gè)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)損耗（開(kāi)通過(guò)程和關(guān)斷過(guò)程），導(dǎo)通損耗，截止損耗（漏電流引起的，這個(gè)忽略不計(jì)），還有雪崩能量損耗。只要把這些損耗控制在mos承受規(guī)格之內(nèi)，mos即會(huì)正常工作，超出承受范圍，即發(fā)生損壞。而開(kāi)關(guān)損耗往往大于導(dǎo)通狀態(tài)損耗，不同mos這個(gè)差距可能很大。

什么原因?qū)е驴刂菩」β薀o(wú)刷直流電機(jī)的MOS管被燒壞呢？若能夠提供詳細(xì)電路圖及各元器件的型號(hào)（比如MOS管型號(hào)等）更好，由于沒(méi)電路圖，下面對(duì)這部分設(shè)計(jì)MOS管燒壞常見(jiàn)的可能性故障進(jìn)行分析，自己核對(duì)一下是否有相應(yīng)的問(wèn)題。

一般幾種情況：

啟動(dòng)電流過(guò)大，未做任何保護(hù)

上下橋臂直通，瞬間過(guò)電流

死區(qū)時(shí)間過(guò)短，反電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)致反向擊穿

硬件不確定故障，偶發(fā)現(xiàn)象

控制算法是否有誤

死區(qū)保護(hù)可能沒(méi)有做好，導(dǎo)致H橋的上下臂有直通的可能，可以用多通道示波器測(cè)量一下控制PWM信號(hào)，是否有上下臂同時(shí)導(dǎo)通可能。

1、電路圖中是否有續(xù)流二極管？因?yàn)殡姍C(jī)屬于感性負(fù)載，其內(nèi)部具有線圈，當(dāng)MOS管關(guān)斷瞬間，很大的反向電動(dòng)勢(shì)，與原電源電壓疊加產(chǎn)生高壓，從而擊穿管子。

增加該二極管是使線圈與二極管能夠形成回路，給反向電動(dòng)勢(shì)續(xù)流，從而保護(hù)MOS管等控制器件，如下圖D1為電機(jī)續(xù)流二極管。

2、MOS管的選型是否合理？

①電機(jī)驅(qū)動(dòng)瞬間電流比穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電流（額定電流）要大5~8倍左右，因此MOS管的最大漏極電流應(yīng)選擇電機(jī)額定電流10倍以上，比如額定功率為0.5A的電機(jī)，MOS管最大漏極電流應(yīng)選擇5A以上，盡量選擇內(nèi)阻小的MOS管，其內(nèi)阻越小越好。

內(nèi)阻小，壓降小，管子功耗小，其發(fā)熱量就小。②MOS管的最大工作電壓是否滿足要求？選取管子的工作電壓應(yīng)比電機(jī)工作電壓大一倍，比如24V的電機(jī)，MOS管最大工作電壓應(yīng)選擇48V以上。

3、MOS管的驅(qū)動(dòng)電壓是否符合要求？雖然MOS管導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)電壓3V10V左右，但是VGS電壓一般6V10V管子才能達(dá)到飽和。

若只用3.3V電壓驅(qū)動(dòng)，雖然MOS管能夠?qū)?，但是?nèi)阻較大，并沒(méi)有達(dá)到飽和狀態(tài)。導(dǎo)致管子內(nèi)耗大，發(fā)熱量大而燒壞。如下圖為小功率MOS管2N7002驅(qū)動(dòng)電壓VGS與漏極電流ID曲線圖，可以看出VGS＞2V就開(kāi)始有電流，管子導(dǎo)通，但是電壓高達(dá)5.5V左右管子才飽和。

4、MOS管控制端柵極串聯(lián)電阻是否過(guò)大？雖然MOS管屬于電壓控制型器件，但是該電阻不能省，串聯(lián)該電阻起到隔離保護(hù)作用（如上圖R1）。

若該電阻太大，因?yàn)镸OS管會(huì)有結(jié)電容，管子太大充電速度慢，管子很長(zhǎng)時(shí)間達(dá)不到飽和開(kāi)通狀態(tài)，從而過(guò)熱燒毀。該電阻阻值一般10k以內(nèi)即可。

若為正反轉(zhuǎn)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，如下圖4個(gè)二極管不能省，這4個(gè)二極管屬于電機(jī)線圈續(xù)流二極管，用于保護(hù)控制電路，若控制管使用的是MOS管，其內(nèi)部一般會(huì)有寄生二極管，不需要外接。

審核編輯：湯梓紅