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开关电源元器件之Mos损坏主要原因
来源:东莞市成良智能科技 | 作者:666power | 发布时间: 1709天前 | 1823 次浏览 | 分享到:
作为开关电源之元器件的MOS来说,对他们的要求是很高的,尽管质量再过硬,但是如果开关电源在使用过程中不当还是会造成它的损坏的,那么怎么来避免呢?下面就来和大家说说吧。


作为开关电源之元器件的MOS来说,对他们的要求是很高的,尽管质量再过硬,但是如果开关电源在使用过程中不当还是会造成它的损坏的,那么怎么来避免呢?下面就来和大家说说吧。

Mos在开关电源等控制器电路中的工作状态:开通过程(由截止到导通的过渡过程)、导通状态、关断过程(由导通到截止的过渡过程)、截止状态。开关电源之Mos主要损耗也对应这几个状态,开关损耗(开通过程和关断过程),导通损耗,截止损耗(漏电流引起的,这个忽略不计),还有雪崩能量损耗。只要把这些损耗控制在mos承受规格之内,mos即会正常工作,超出承受范围,即发生损坏。而开关损耗往往大于导通状态损耗,不同mos这个差距可能很大。

那么开关电源之Mos损坏主要原因:
过流----------持续大电流或瞬间超大电流引起的结温过高而烧毁;过压----------源漏过压击穿、源栅极过压击穿;静电----------静电击穿。CMOS电路都怕静电
开关电源之Mos开关原理(简要)。Mos是电压驱动型器件,只要栅极和源级间给一个适当电压,源级和漏级间通路就形成。这个电流通路的电阻被成为mos内阻,就是导通电阻。这个内阻大小基本决定了mos芯片能承受的最大导通电流(当然和其它因素有关,最有关的是热阻)。内阻越小承受电流越大(因为发热小)。

开关电源之Mos问题远没这么简单,麻烦在它的栅极和源级间,源级和漏级间,栅极和漏级间内部都有等效电容。所以给栅极电压的过程就是给电容充电的过程(电容电压不能突变),所以开关电源之mos源级和漏级间由截止到导通的开通过程受栅极电容的充电过程制约。

然而,这三个等效电容是构成串并联组合关系,它们相互影响,并不是独立的,如果独立的就很简单了。其中一个关键电容就是栅极和漏级间的电容Cgd,这个电容业界称为米勒电容。这个电容不是恒定的,随栅极和漏级间电压变化而迅速变化。因为这个时候源级和漏级间电压迅速变化,内部电容相应迅速充放电,这些开关电源之电流脉冲会导致mos寄生电感产生很大感抗,这里面就有电容,电感,电阻组成震荡电路(能形成2个回路),并且电流脉冲越强频率越高震荡幅度越大。


过快的充电会导致激烈的米勒震荡,但过慢的充电虽减小了震荡,但会延长开关从而增加开关损耗。开关电源之Mos开通过程源级和漏级间等效电阻相当于从无穷大电阻到阻值很小的导通内阻(导通内阻一般低压mos只有几毫欧姆)的一个转变过程。

这也是高压控容易烧管子原因,高压控制器和低压的只有开关损耗不一样(开关损耗和电池端电压基本成正比,假设限流一样),导通损耗完全受mos内阻决定,和电池电压没任何关系。

其实整个mos开通过程非常复杂。里面变量太多。总之就是开关慢不容易米勒震荡,但开关损耗大,管子发热大,开关速度快理论上开关损耗低(只要能有效抑制米勒震荡),但是往往米勒震荡很厉害(如果米勒震荡很严重,可能在米勒平台就烧管子了),反而开关损耗也大,并且上臂mos震荡更有可能引起下臂mos误导通,形成上下臂短路。
所以这个很考验设计师的驱动电路布线和主回路布线技能。最终就是找个平衡点(一般开通过程不超过1us)。开通损耗这个最简单,只和导通电阻成正比,想大电流低损耗找内阻低的。