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mos管,功率mos管燒壞是什么原因-詳解大全

信息來源:本站 日期:2017-12-15 

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MOS在控制器電路中的工作狀況:注冊進程(由截止到導(dǎo)通的過渡進程)、導(dǎo)通狀況、關(guān)斷進程(由導(dǎo)通到截止的過渡進程)、截止?fàn)顩r。

MOS首要損耗也對應(yīng)這幾個狀況,開關(guān)損耗(注冊進程和關(guān)斷進程),導(dǎo)通損耗,截止損耗(漏電流引起的,這個忽略不計),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即會正常作業(yè),超出接受規(guī)模,即發(fā)作損壞。而開關(guān)損耗往往大于導(dǎo)通狀況損耗(不同mos這個距離可能很大)

Mos損壞首要原因:

過流----------繼續(xù)大電流或瞬間超大電流引起的結(jié)溫過高而焚毀;

過壓----------源漏過壓擊穿、源柵極過壓擊穿;

靜電----------靜電擊穿。CMOS電路都怕靜電;

Mos開關(guān)原理(扼要)。Mos是電壓驅(qū)動型器材,只需柵極和源級間給一個恰當(dāng)電壓,源級和漏級間通路就構(gòu)成。這個電流通路的電阻被成為mos內(nèi)阻,就是導(dǎo)通電阻。這個內(nèi)阻巨細根本決議了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問題遠沒這么簡略,費事在它的柵極和源級間,源級和漏級間,柵極和漏級間內(nèi)部都有等效電容。所以給柵極電壓的進程就是給電容充電的進程(電容電壓不能驟變),所以mos源級和漏級間由截止到導(dǎo)通的注冊進程受柵極電容的充電進程制約。

可是,這三個等效電容是構(gòu)成串并聯(lián)組合關(guān)系,它們相互影響,并不是獨立的,如果獨立的就很簡略了。其間一個要害電容就是柵極和漏級間的電容Cgd,這個電容業(yè)界稱為米勒電容。這個電容不是恒定的,隨柵極和漏級間電壓改變而敏捷改變。這個米勒電容是柵極和源級電容充電的攔路虎,由于柵極給柵-源電容Cgs充電抵達一個渠道后,柵極的充電電流必須給米勒電容Cgd充電,這時柵極和源級間電壓不再升高,抵達一個渠道,這個是米勒渠道(米勒渠道就是給Cgd充電的進程),米勒渠道我們首要想到的費事就是米勒振蕩。(即,柵極先給Cgs充電,抵達必定渠道后再給Cgd充電)

由于這個時分源級和漏級間電壓敏捷改變,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,電阻組成震動電路(能構(gòu)成2個回路),而且電流脈沖越強頻率越高震動起伏越大。所以最要害的問題就是這個米勒渠道怎么過渡。

過快的充電會導(dǎo)致劇烈的米勒震動,但過慢的充電雖減小了震動,但會延伸開關(guān)然后添加開關(guān)損耗。Mos注冊進程源級和漏級間等效電阻相當(dāng)于從無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)的一個轉(zhuǎn)變進程。比方一個mos最大電流100a,電池電壓96v,在注冊進程中,有那么一會兒(剛進入米勒渠道時)mos發(fā)熱功率是P=V*I(此刻電流已達最大,負載沒有跑起來,一切的功率都降落在MOS管上),P=96*100=9600w!這時它發(fā)熱功率最大,然后發(fā)熱功率敏捷下降直到徹底導(dǎo)通時功率變成100*100*0.003=30w(這兒假定這個mos導(dǎo)通內(nèi)阻3毫歐姆)。開關(guān)進程中這個發(fā)熱功率改變是驚人的。

如果注冊時刻慢,意味著發(fā)熱從9600w到30w過渡的慢,mos結(jié)溫會升高的兇猛。所以開關(guān)越慢,結(jié)溫越高,簡略燒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。這也是高壓控簡略燒管子原因,高壓控制器和低壓的只需開關(guān)損耗不一樣(開關(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,和電池電壓沒任何關(guān)系。

其實整個mos注冊進程非常復(fù)雜。里邊變量太多??倸w就是開關(guān)慢不簡略米勒震動,但開關(guān)損耗大,管子發(fā)熱大,開關(guān)速度快理論上開關(guān)損耗低(只需能有用按捺米勒震動),可是往往米勒震動很兇猛(如果米勒震動很嚴重,可能在米勒渠道就燒管子了),反而開關(guān)損耗也大,而且上臂mos震動更有可能引起下臂mos誤導(dǎo)通,構(gòu)成上下臂短路。所以這個很考驗設(shè)計師的驅(qū)動電路布線和主回路布線技能。最終就是找個平衡點(一般注冊進程不超越1us)。注冊損耗這個最簡略,只和導(dǎo)通電阻成正比,想大電流低損耗找內(nèi)阻低的。

下面介紹下對一般用戶有用點的。

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充電到對應(yīng)電流米勒渠道時總充入電荷(實踐電流不同,這個渠道高度不同,電流越大,渠道越高,這個值越大)。這個階段是給Cgs充電(也相當(dāng)于Ciss,輸入電容)。

Qgd:指的是整個米勒渠道的總充電電荷(在這稱為米勒電荷)。這個進程給Cgd(Crss,這個電容隨著gd電壓不同敏捷改變)充電。

下面是型號stp75nf75.

我們一般75管Qgs是27nc,Qgd是47nc。結(jié)合它的充電曲線。

進入渠道前給Cgs充電,總電荷Qgs 27nc,渠道米勒電荷Qgd 47nc。

而在開關(guān)過沖中,mos首要發(fā)熱區(qū)間是粗赤色標(biāo)示的階段。從Vgs開端超越閾值電壓,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根本徹底翻開這時損耗是根本導(dǎo)通損耗(mos內(nèi)阻越低損耗越低)。閾值電壓前,mos沒有翻開,簡直沒損耗(只需漏電流引起的一點損耗)。其間又以赤色拐彎當(dāng)?shù)負p耗最大(Qgs充電將近完畢,快到米勒渠道和剛進入米勒渠道這個進程發(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很快度過,這樣發(fā)熱區(qū)間時刻就短,總發(fā)熱量就低。所以理論上挑選Qgs和Qgd小的mos管能快速度過開關(guān)區(qū)。

導(dǎo)通內(nèi)阻。Rds(on)。這個耐壓必定情況下是越低越好。不過不同廠家標(biāo)的內(nèi)阻是有不同測驗條件的。測驗條件不同,內(nèi)阻測量值會不一樣。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)。所以大電流測驗內(nèi)阻會增大(大電流下結(jié)溫會明顯升高),小電流或脈沖電流測驗,內(nèi)阻下降(由于結(jié)溫沒有大幅升高,沒熱堆集)。有的管子標(biāo)稱典型內(nèi)阻和你自己用小電流測驗簡直一樣,而有的管子自己小電流測驗比標(biāo)稱典型內(nèi)阻低許多(由于它的測驗標(biāo)準(zhǔn)是大電流)。當(dāng)然這兒也有廠家標(biāo)示不嚴厲問題,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、過流的可能性一般,不掃除在裝車的時分,電池的電流瞬間超大,引起結(jié)溫過高;

2、過壓的可能性最小,電池電壓不會超越100V,會低于安全電壓;

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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