MOS管發(fā)熱的原因主要包括以下幾點(diǎn):
- 電路設(shè)計(jì)問題:MOS管工作在線性的工作狀態(tài),而不是在開關(guān)狀態(tài),導(dǎo)致MOS管導(dǎo)通過程時(shí)間過長(zhǎng),從而發(fā)熱。
- MOS管驅(qū)動(dòng)頻率太高:頻率與導(dǎo)通損耗成正比,過分追求體積,也會(huì)導(dǎo)致頻率提高,MOS管上的損耗增大,從而發(fā)熱。
- 散熱設(shè)計(jì)不足:沒有做好足夠的散熱設(shè)計(jì),導(dǎo)致通過漏極和源極的導(dǎo)通電流ID過大,即使ID小于最大電流,也可能發(fā)熱嚴(yán)重。
- MOS管的選型問題:RDS(ON)這個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的變化是導(dǎo)致發(fā)熱的主要原因。
- 負(fù)載過大:特別是大電阻,也會(huì)導(dǎo)致MOS管發(fā)熱。
- 環(huán)境溫度過高:比如在高溫車間,也會(huì)使MOS管更容易發(fā)熱。
- 電源電壓過低:也會(huì)導(dǎo)致MOS管發(fā)熱。
- 過流保護(hù)動(dòng)作后未切斷電路:使電流長(zhǎng)時(shí)間過大造成過熱。
為了解決這些問題,可以采取以下措施:
- 降低工作溫度。
- 改善工作環(huán)境。
- 減小負(fù)載。
- 改善散熱條件。
- 過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)及時(shí)斷開電源。
- 定期檢查和更換器件。
做電源設(shè)計(jì),或者做驅(qū)動(dòng)方面的電路,難免要用到場(chǎng)效應(yīng)管,也就是人們常說的MOS管。MOS管有很多種類,也有很多作用。做電源或者驅(qū)動(dòng)的使用,當(dāng)然就是用它的開關(guān)作用。接下來我們來了解MOS管發(fā)熱五大關(guān)鍵技術(shù)。
1、芯片發(fā)熱
本次內(nèi)容主要針對(duì)內(nèi)置電源調(diào)制器的高壓驅(qū)動(dòng)芯片。假如芯片消耗的電流為2mA,300V的電壓加在芯片上面,芯片的功耗為0.6W,當(dāng)然會(huì)引起芯片的發(fā)熱。驅(qū)動(dòng)芯片的最大電流來自于驅(qū)動(dòng)功率MOS管的消耗,簡(jiǎn)單的計(jì)算公式為I=cvf(考慮充電的電阻效益,實(shí)際I=2cvf,其中c為功率MOS管的cgs電容,v為功率管導(dǎo)通時(shí)的gate電壓,所以為了降低芯片的功耗,必須想辦法降低c、v和f.如果c、v和f不能改變,那么請(qǐng)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(jiǎn)單一點(diǎn),就是考慮更好的散熱吧。
2、功率管發(fā)熱
功率管的功耗分成兩部分,開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗。要注意,大多數(shù)場(chǎng)合特別是LED市電驅(qū)動(dòng)應(yīng)用,開關(guān)損害要遠(yuǎn)大于導(dǎo)通損耗。開關(guān)損耗與功率管的cgd和cgs以及芯片的驅(qū)動(dòng)能力和工作頻率有關(guān),所以要解決功率管的發(fā)熱可以從以下幾個(gè)方面解決:A、不能片面根據(jù)導(dǎo)通電阻大小來選擇MOS功率管,因?yàn)閮?nèi)阻越小,cgs和cgd電容越大。如1N60的cgs為250pF左右,2N60的cgs為350pF左右,5N60的cgs為1200pF左右,差別太大了,選擇功率管時(shí),夠用就可以了。B、剩下的就是頻率和芯片驅(qū)動(dòng)能力了,這里只談?lì)l率的影響。頻率與導(dǎo)通損耗也成正比,所以功率管發(fā)熱時(shí),首先要想想是不是頻率選擇的有點(diǎn)高。想辦法降低頻率吧!不過要注意,當(dāng)頻率降低時(shí),為了得到相同的負(fù)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(dǎo)致電感進(jìn)入飽和區(qū)域。如果電感飽和電流夠大,可以考慮將CCM(連續(xù)電流模式)改變成DCM(非連續(xù)電流模式),這樣就需要增加一個(gè)負(fù)載電容了。
3、工作頻率降頻
這個(gè)也是用戶在調(diào)試過程中比較常見的現(xiàn)象,降頻主要由兩個(gè)方面導(dǎo)致。輸入電壓和負(fù)載電壓的比例小、系統(tǒng)干擾大。對(duì)于前者,注意不要將負(fù)載電壓設(shè)置的太高,雖然負(fù)載電壓高,效率會(huì)高點(diǎn)。對(duì)于后者,可以嘗試以下幾個(gè)方面:a、將最小電流設(shè)置的再小點(diǎn);b、布線干凈點(diǎn),特別是sense這個(gè)關(guān)鍵路徑;c、將電感選擇的小點(diǎn)或者選用閉合磁路的電感;d、加RC低通濾波吧,這個(gè)影響有點(diǎn)不好,C的一致性不好,偏差有點(diǎn)大,不過對(duì)于照明來說應(yīng)該夠了。無論如何降頻沒有好處,只有壞處,所以一定要解決。
4、電感或者變壓器的選擇
終于談到重點(diǎn)了,我還沒有入門,只能瞎說點(diǎn)飽和的影響了。很多用戶反應(yīng),相同的驅(qū)動(dòng)電路,用a生產(chǎn)的電感沒有問題,用b生產(chǎn)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(gè)現(xiàn)象,直接調(diào)節(jié)sense電阻或者工作頻率達(dá)到需要的電流,這樣做可能會(huì)嚴(yán)重影響LED的使用壽命。所以說,在設(shè)計(jì)前,合理的計(jì)算是必須的,如果理論計(jì)算的參數(shù)和調(diào)試參數(shù)差的有點(diǎn)遠(yuǎn),要考慮是否降頻和變壓器是否飽和。變壓器飽和時(shí),L會(huì)變小,導(dǎo)致傳輸delay引起的峰值電流增量急劇上升,那么LED的峰值電流也跟著增加。在平均電流不變的前提下,只能看著光衰了。