mos管,功率mos管燒壞是什么原因-詳解大全
信息來(lái)源:本站 日期:2017-12-15
MOS在控制器電路中的工作狀況:注冊(cè)進(jìn)程(由截止到導(dǎo)通的過(guò)渡進(jìn)程)、導(dǎo)通狀況、關(guān)斷進(jìn)程(由導(dǎo)通到截止的過(guò)渡進(jìn)程)、截止?fàn)顩r。
MOS首要損耗也對(duì)應(yīng)這幾個(gè)狀況,開(kāi)關(guān)損耗(注冊(cè)進(jìn)程和關(guān)斷進(jìn)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。只需把這些損耗控制在mos接受標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi),mos即會(huì)正常作業(yè),超出接受規(guī)模,即發(fā)作損壞。而開(kāi)關(guān)損耗往往大于導(dǎo)通狀況損耗(不同mos這個(gè)距離可能很大)
Mos損壞首要原因:
過(guò)流----------繼續(xù)大電流或瞬間超大電流引起的結(jié)溫過(guò)高而焚毀;
過(guò)壓----------源漏過(guò)壓擊穿、源柵極過(guò)壓擊穿;
靜電----------靜電擊穿。CMOS電路都怕靜電;
Mos開(kāi)關(guān)原理(扼要)。Mos是電壓驅(qū)動(dòng)型器材,只需柵極和源級(jí)間給一個(gè)恰當(dāng)電壓,源級(jí)和漏級(jí)間通路就構(gòu)成。這個(gè)電流通路的電阻被成為mos內(nèi)阻,就是導(dǎo)通電阻。這個(gè)內(nèi)阻巨細(xì)根本決議了mos芯片能接受的最大導(dǎo)通電流(當(dāng)然和其它要素有關(guān),最有關(guān)的是熱阻)。內(nèi)阻越小接受電流越大(由于發(fā)熱?。?
Mos問(wèn)題遠(yuǎn)沒(méi)這么簡(jiǎn)略,費(fèi)事在它的柵極和源級(jí)間,源級(jí)和漏級(jí)間,柵極和漏級(jí)間內(nèi)部都有等效電容。所以給柵極電壓的進(jìn)程就是給電容充電的進(jìn)程(電容電壓不能驟變),所以mos源級(jí)和漏級(jí)間由截止到導(dǎo)通的注冊(cè)進(jìn)程受柵極電容的充電進(jìn)程制約。
可是,這三個(gè)等效電容是構(gòu)成串并聯(lián)組合關(guān)系,它們相互影響,并不是獨(dú)立的,如果獨(dú)立的就很簡(jiǎn)略了。其間一個(gè)要害電容就是柵極和漏級(jí)間的電容Cgd,這個(gè)電容業(yè)界稱為米勒電容。這個(gè)電容不是恒定的,隨柵極和漏級(jí)間電壓改變而敏捷改變。這個(gè)米勒電容是柵極和源級(jí)電容充電的攔路虎,由于柵極給柵-源電容Cgs充電抵達(dá)一個(gè)渠道后,柵極的充電電流必須給米勒電容Cgd充電,這時(shí)柵極和源級(jí)間電壓不再升高,抵達(dá)一個(gè)渠道,這個(gè)是米勒渠道(米勒渠道就是給Cgd充電的進(jìn)程),米勒渠道我們首要想到的費(fèi)事就是米勒振蕩。(即,柵極先給Cgs充電,抵達(dá)必定渠道后再給Cgd充電)
由于這個(gè)時(shí)分源級(jí)和漏級(jí)間電壓敏捷改變,內(nèi)部電容相應(yīng)敏捷充放電,這些電流脈沖會(huì)導(dǎo)致mos寄生電感發(fā)生很大感抗,這兒面就有電容,電感,電阻組成震動(dòng)電路(能構(gòu)成2個(gè)回路),而且電流脈沖越強(qiáng)頻率越高震動(dòng)起伏越大。所以最要害的問(wèn)題就是這個(gè)米勒渠道怎么過(guò)渡。
過(guò)快的充電會(huì)導(dǎo)致劇烈的米勒震動(dòng),但過(guò)慢的充電雖減小了震動(dòng),但會(huì)延伸開(kāi)關(guān)然后添加開(kāi)關(guān)損耗。Mos注冊(cè)進(jìn)程源級(jí)和漏級(jí)間等效電阻相當(dāng)于從無(wú)窮大電阻到阻值很小的導(dǎo)通內(nèi)阻(導(dǎo)通內(nèi)阻一般低壓mos只需幾毫歐姆)的一個(gè)轉(zhuǎn)變進(jìn)程。比方一個(gè)mos最大電流100a,電池電壓96v,在注冊(cè)進(jìn)程中,有那么一會(huì)兒(剛進(jìn)入米勒渠道時(shí))mos發(fā)熱功率是P=V*I(此刻電流已達(dá)最大,負(fù)載沒(méi)有跑起來(lái),一切的功率都降落在MOS管上),P=96*100=9600w!這時(shí)它發(fā)熱功率最大,然后發(fā)熱功率敏捷下降直到徹底導(dǎo)通時(shí)功率變成100*100*0.003=30w(這兒假定這個(gè)mos導(dǎo)通內(nèi)阻3毫歐姆)。開(kāi)關(guān)進(jìn)程中這個(gè)發(fā)熱功率改變是驚人的。
如果注冊(cè)時(shí)刻慢,意味著發(fā)熱從9600w到30w過(guò)渡的慢,mos結(jié)溫會(huì)升高的兇猛。所以開(kāi)關(guān)越慢,結(jié)溫越高,簡(jiǎn)略燒mos。為了不燒mos,只能下降mos限流或許下降電池電壓,比方給它約束50a或電壓下降一半成48v,這樣開(kāi)關(guān)發(fā)熱損耗也下降了一半。不燒管子了。這也是高壓控簡(jiǎn)略燒管子原因,高壓控制器和低壓的只需開(kāi)關(guān)損耗不一樣(開(kāi)關(guān)損耗和電池端電壓根本成正比,假定限流一樣),導(dǎo)通損耗徹底受mos內(nèi)阻決議,和電池電壓沒(méi)任何關(guān)系。
其實(shí)整個(gè)mos注冊(cè)進(jìn)程非常復(fù)雜。里邊變量太多??倸w就是開(kāi)關(guān)慢不簡(jiǎn)略米勒震動(dòng),但開(kāi)關(guān)損耗大,管子發(fā)熱大,開(kāi)關(guān)速度快理論上開(kāi)關(guān)損耗低(只需能有用按捺米勒震動(dòng)),可是往往米勒震動(dòng)很兇猛(如果米勒震動(dòng)很?chē)?yán)重,可能在米勒渠道就燒管子了),反而開(kāi)關(guān)損耗也大,而且上臂mos震動(dòng)更有可能引起下臂mos誤導(dǎo)通,構(gòu)成上下臂短路。所以這個(gè)很考驗(yàn)設(shè)計(jì)師的驅(qū)動(dòng)電路布線和主回路布線技能。最終就是找個(gè)平衡點(diǎn)(一般注冊(cè)進(jìn)程不超越1us)。注冊(cè)損耗這個(gè)最簡(jiǎn)略,只和導(dǎo)通電阻成正比,想大電流低損耗找內(nèi)阻低的。
下面介紹下對(duì)一般用戶有用點(diǎn)的。
Mos挑選的重要參數(shù)扼要闡明。以datasheet舉例闡明。
柵極電荷。
Qgs, Qgd
Qgs:指的是柵極從0v充電到對(duì)應(yīng)電流米勒渠道時(shí)總充入電荷(實(shí)踐電流不同,這個(gè)渠道高度不同,電流越大,渠道越高,這個(gè)值越大)。這個(gè)階段是給Cgs充電(也相當(dāng)于Ciss,輸入電容)。
Qgd:指的是整個(gè)米勒渠道的總充電電荷(在這稱為米勒電荷)。這個(gè)進(jìn)程給Cgd(Crss,這個(gè)電容隨著gd電壓不同敏捷改變)充電。
下面是型號(hào)stp75nf75.
我們一般75管Qgs是27nc,Qgd是47nc。結(jié)合它的充電曲線。
進(jìn)入渠道前給Cgs充電,總電荷Qgs 27nc,渠道米勒電荷Qgd 47nc。
而在開(kāi)關(guān)過(guò)沖中,mos首要發(fā)熱區(qū)間是粗赤色標(biāo)示的階段。從Vgs開(kāi)端超越閾值電壓,到米勒渠道完畢是首要發(fā)熱區(qū)間。其間米勒渠道完畢后mos根本徹底翻開(kāi)這時(shí)損耗是根本導(dǎo)通損耗(mos內(nèi)阻越低損耗越低)。閾值電壓前,mos沒(méi)有翻開(kāi),簡(jiǎn)直沒(méi)損耗(只需漏電流引起的一點(diǎn)損耗)。其間又以赤色拐彎當(dāng)?shù)負(fù)p耗最大(Qgs充電將近完畢,快到米勒渠道和剛進(jìn)入米勒渠道這個(gè)進(jìn)程發(fā)熱功率最大(更粗線表示)。
所以必定充電電流下,赤色標(biāo)示區(qū)間總電荷小的管子會(huì)很快度過(guò),這樣發(fā)熱區(qū)間時(shí)刻就短,總發(fā)熱量就低。所以理論上挑選Qgs和Qgd小的mos管能快速度過(guò)開(kāi)關(guān)區(qū)。
導(dǎo)通內(nèi)阻。Rds(on)。這個(gè)耐壓必定情況下是越低越好。不過(guò)不同廠家標(biāo)的內(nèi)阻是有不同測(cè)驗(yàn)條件的。測(cè)驗(yàn)條件不同,內(nèi)阻測(cè)量值會(huì)不一樣。同一管子,溫度越高內(nèi)阻越大(這是硅半導(dǎo)體資料在mos制作工藝的特性,改變不了,能稍改進(jìn))。所以大電流測(cè)驗(yàn)內(nèi)阻會(huì)增大(大電流下結(jié)溫會(huì)明顯升高),小電流或脈沖電流測(cè)驗(yàn),內(nèi)阻下降(由于結(jié)溫沒(méi)有大幅升高,沒(méi)熱堆集)。有的管子標(biāo)稱典型內(nèi)阻和你自己用小電流測(cè)驗(yàn)簡(jiǎn)直一樣,而有的管子自己小電流測(cè)驗(yàn)比標(biāo)稱典型內(nèi)阻低許多(由于它的測(cè)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是大電流)。當(dāng)然這兒也有廠家標(biāo)示不嚴(yán)厲問(wèn)題,不要徹底信任。
所以挑選標(biāo)準(zhǔn)是------------找Qgs和Qgd小的mos管,并一起契合低內(nèi)阻的mos管。
原因剖析:
1、過(guò)流的可能性一般,不掃除在裝車(chē)的時(shí)分,電池的電流瞬間超大,引起結(jié)溫過(guò)高;
2、過(guò)壓的可能性最小,電池電壓不會(huì)超越100V,會(huì)低于安全電壓;
3、靜電的可能情最大,靜電在各各環(huán)節(jié)中都有可能浸透
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