MOS管發熱的原因主要包括以下幾點:
- 電路設計問題:MOS管工作在線性的工作狀態,而不是在開關狀態,導致MOS管導通過程時間過長,從而發熱。
- MOS管驅動頻率太高:頻率與導通損耗成正比,過分追求體積,也會導致頻率提高,MOS管上的損耗增大,從而發熱。
- 散熱設計不足:沒有做好足夠的散熱設計,導致通過漏極和源極的導通電流ID過大,即使ID小於最大電流,也可能發熱嚴重。
- MOS管的選型問題:RDS(ON)這個關鍵參數的變化是導致發熱的主要原因。
- 負載過大:特別是大電阻,也會導致MOS管發熱。
- 環境溫度過高:比如在高溫車間,也會使MOS管更容易發熱。
- 電源電壓過低:也會導致MOS管發熱。
- 過流保護動作後未切斷電路:使電流長時間過大造成過熱。
為(wei) 了解決(jue) 這些問題,可以采取以下措施:
- 降低工作溫度。
- 改善工作環境。
- 減小負載。
- 改善散熱條件。
- 過流保護動作時及時斷開電源。
- 定期檢查和更換器件。
做電源設計,或者做驅動方麵的電路,難免要用到場效應管,也就是人們(men) 常說的MOS管。MOS管有很多種類,也有很多作用。做電源或者驅動的使用,當然就是用它的開關(guan) 作用。接下來我們(men) 來了解MOS管發熱五大關(guan) 鍵技術。
1、芯片發熱
本次內(nei) 容主要針對內(nei) 置電源調製器的高壓驅動芯片。假如芯片消耗的電流為(wei) 2mA,300V的電壓加在芯片上麵,芯片的功耗為(wei) 0.6W,當然會(hui) 引起芯片的發熱。驅動芯片的最大電流來自於(yu) 驅動功率MOS管的消耗,簡單的計算公式為(wei) I=cvf(考慮充電的電阻效益,實際I=2cvf,其中c為(wei) 功率MOS管的cgs電容,v為(wei) 功率管導通時的gate電壓,所以為(wei) 了降低芯片的功耗,必須想辦法降低c、v和f.如果c、v和f不能改變,那麽(me) 請想辦法將芯片的功耗分到芯片外的器件,注意不要引入額外的功耗。再簡單一點,就是考慮更好的散熱吧。
2、功率管發熱
功率管的功耗分成兩(liang) 部分,開關(guan) 損耗和導通損耗。要注意,大多數場合特別是LED市電驅動應用,開關(guan) 損害要遠大於(yu) 導通損耗。開關(guan) 損耗與(yu) 功率管的cgd和cgs以及芯片的驅動能力和工作頻率有關(guan) ,所以要解決(jue) 功率管的發熱可以從(cong) 以下幾個(ge) 方麵解決(jue) :A、不能片麵根據導通電阻大小來選擇MOS功率管,因為(wei) 內(nei) 阻越小,cgs和cgd電容越大。如1N60的cgs為(wei) 250pF左右,2N60的cgs為(wei) 350pF左右,5N60的cgs為(wei) 1200pF左右,差別太大了,選擇功率管時,夠用就可以了。B、剩下的就是頻率和芯片驅動能力了,這裏隻談頻率的影響。頻率與(yu) 導通損耗也成正比,所以功率管發熱時,首先要想想是不是頻率選擇的有點高。想辦法降低頻率吧!不過要注意,當頻率降低時,為(wei) 了得到相同的負載能力,峰值電流必然要變大或者電感也變大,這都有可能導致電感進入飽和區域。如果電感飽和電流夠大,可以考慮將CCM(連續電流模式)改變成DCM(非連續電流模式),這樣就需要增加一個(ge) 負載電容了。
3、工作頻率降頻
這個(ge) 也是用戶在調試過程中比較常見的現象,降頻主要由兩(liang) 個(ge) 方麵導致。輸入電壓和負載電壓的比例小、係統幹擾大。對於(yu) 前者,注意不要將負載電壓設置的太高,雖然負載電壓高,效率會(hui) 高點。對於(yu) 後者,可以嚐試以下幾個(ge) 方麵:a、將最小電流設置的再小點;b、布線幹淨點,特別是sense這個(ge) 關(guan) 鍵路徑;c、將電感選擇的小點或者選用閉合磁路的電感;d、加RC低通濾波吧,這個(ge) 影響有點不好,C的一致性不好,偏差有點大,不過對於(yu) 照明來說應該夠了。無論如何降頻沒有好處,隻有壞處,所以一定要解決(jue) 。
4、電感或者變壓器的選擇
終於(yu) 談到重點了,我還沒有入門,隻能瞎說點飽和的影響了。很多用戶反應,相同的驅動電路,用a生產(chan) 的電感沒有問題,用b生產(chan) 的電感電流就變小了。遇到這種情況,要看看電感電流波形。有的工程師沒有注意到這個(ge) 現象,直接調節sense電阻或者工作頻率達到需要的電流,這樣做可能會(hui) 嚴(yan) 重影響LED的使用壽命。所以說,在設計前,合理的計算是必須的,如果理論計算的參數和調試參數差的有點遠,要考慮是否降頻和變壓器是否飽和。變壓器飽和時,L會(hui) 變小,導致傳(chuan) 輸delay引起的峰值電流增量急劇上升,那麽(me) LED的峰值電流也跟著增加。在平均電流不變的前提下,隻能看著光衰了。