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
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)通的過渡進(jìn)程）、導(dǎo)通狀況、關(guān)斷進(jìn)程（由導(dǎo)通到截止的過渡進(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(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)熱小）
Mos問題遠(yuǎn)沒這么簡(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。所以最要害的問題就是這個(gè)米勒渠道怎么過渡。
過快的充電會(huì)導(dǎo)致劇烈的米勒震動(dòng)，但過慢的充電雖減小了震動(dòng)，但會(huì)延伸開關(guān)然后添加開關(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)載沒有跑起來，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過渡的慢，mos結(jié)溫會(huì)升高的兇猛。所以開關(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(shí)整個(gè)mos注冊(cè)進(jìn)程非常復(fù)雜。里邊變量太多。總歸就是開關(guān)慢不簡(jiǎn)略米勒震動(dòng)，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(dòng)），可是往往米勒震動(dòng)很兇猛（如果米勒震動(dòng)很嚴(yán)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(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(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沒有翻開，簡(jiǎn)直沒損耗（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，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管能快速度過開關(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(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(shí)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(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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