圖1 mos管的工作原理

我們在開關(guān)電源中常用mos管的漏極開路電路，如圖2漏極原封不動地接負(fù)載，叫開路漏極，開路漏極電路中不管負(fù)載接多高的電壓，都能夠接通和關(guān)斷負(fù)載電流。是理想的模擬開關(guān)器件。這就是mos管做開關(guān)器件的原理。當(dāng)然mos管做開關(guān)使用的電路形式比較多了。

圖2 nmos管的開路漏極電路

    在開關(guān)電源應(yīng)用方面，這種應(yīng)用需要mos管定期導(dǎo)通和關(guān)斷。比如，dc-dc電源中常用的基本降壓轉(zhuǎn)換器依賴兩個(gè)mos管來執(zhí)行開關(guān)功能，這些開關(guān)交替在電感里存儲能量，然后把能量釋放給負(fù)載。我們常選擇數(shù)百khz乃至1mhz以上的頻率，因?yàn)轭l率越高，磁性元件可以更小更輕。在正常工作期間，mos管只相當(dāng)于一個(gè)導(dǎo)體。因此，我們電路或者電源設(shè)計(jì)人員 關(guān)心的是mos的 小傳導(dǎo)損耗。

    我們經(jīng)常看mos管的pdf參數(shù)，mos管制造商采用rds(on)參數(shù)來定義導(dǎo)通阻抗，對開關(guān)應(yīng)用來說，rds(on)也是 重要的器件特性。數(shù)據(jù)手冊定義rds(on)與柵極(或驅(qū)動)電壓vgs以及流經(jīng)開關(guān)的電流有關(guān)，但對于充分的柵極驅(qū)動，rds(on)是一個(gè)相對靜態(tài)參數(shù)。一直處于導(dǎo)通的mos管很容易發(fā)熱。另外，慢慢升高的結(jié)溫也會導(dǎo)致rds(on)的增加。mos管數(shù)據(jù)手冊規(guī)定了熱阻抗參數(shù)，其定義為mos管封裝的半導(dǎo)體結(jié)散熱能力。rθjc的 簡單的定義是結(jié)到管殼的熱阻抗。

    1.發(fā)熱情況有，電路設(shè)計(jì)的問題，就是讓mos管工作在線性的工作狀態(tài)，而不是在開關(guān)狀態(tài)。這也是導(dǎo)致mos管發(fā)熱的一個(gè)原因。如果n-mos做開關(guān)，g級電壓要比電源高幾v，才能完全導(dǎo)通，p-mos則相反。沒有完全打開而壓降過大造成功率消耗，等效直流阻抗比較大，壓降增大，所以u*i也增大，損耗就意味著發(fā)熱。這是設(shè)計(jì)電路的 忌諱的錯(cuò)誤。

    2.頻率太高，主要是有時(shí)過分追求體積，導(dǎo)致頻率提高，mos管上的損耗增大了，所以發(fā)熱也加大了。

    3.沒有做好足夠的散熱設(shè)計(jì)，電流太高，mos管標(biāo)稱的電流值，一般需要良好的散熱才能達(dá)到。所以id小于 大電流，也可能發(fā)熱嚴(yán)重，需要足夠的輔助散熱片。

    4.mos管的選型有誤，對功率判斷有誤，mos管內(nèi)阻沒有充分考慮，導(dǎo)致開關(guān)阻抗增大。

    這是我 近在處理mos管發(fā)熱問題時(shí)簡單總結(jié)的。其實(shí)這些問題也是老生常談的問題，做開關(guān)電源或者mos管開關(guān)驅(qū)動這些知識應(yīng)該是爛熟于心，當(dāng)然有時(shí)還有其他方面的因素，主要就是以上幾種原因。

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