如何解決MOS管發熱-MOS管發熱原因分析及處理方法-KIA MOS管

MOS管發熱嚴重的四大因素

在半導體電子應用過程中，MOS管經常會出現發熱嚴重的現象，那么是什么原因才會導致MOS管發熱？

首先我們需要了解MOS管的構造原理，如下圖：

從上圖可以看出，場效應管（MOS管）是只要一種載流子參與導電，用輸入電壓控制輸出電流的半導體器件，進一步可以劃分為有N溝道器件和P溝道器件。

MOS管發熱嚴重的原因總結為以下四點：

第一點：電路設計的問題，就是讓MOS管工作在線性的工作狀態，而不是在開關狀態。這也是導致MOS管發熱的一個原因。如果N-MOS做開關，G級電壓要比電源高幾V，才能完全導通，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，損耗就意味著發熱。這是設計電路的最忌諱的錯誤。

第二點：MOS管頻率太高，主要是有時過分追求體積，導致頻率提高，MOS管上的損耗增大了，所以發熱也加大了；

第三點：電路板沒有做好足夠的散熱設計，電流太高，MOS管標稱的電流值，一般需要良好的散熱才能達到。所以ID小于最大電流，也可能發熱嚴重，需要足夠的輔助散熱片。

第四點：MOS管的選型有誤，對功率判斷有誤，MOS管內阻沒有充分考慮，導致開關阻抗增大。

如何解決MOS管發熱問題？

為了解決MOS管發熱問題，要準確判斷是否是這些原因造成，最重要的是進行正確的測試，才能發現問題所在。通過這次解決這個MOS發熱問題，發現正確選擇關鍵點的測試，是否和分析的一致，才是解決問題之關鍵。

在進行開關電源測試中，除了用三用表測量控制電路其他器件的引腳電壓，比較重要的是用示波器測量相關的電壓波形。當判斷開關電源是否工作正常，測試什么地方才能反映出電源的工作狀態，變壓器原邊和次級以及輸出反饋是否合理，開關MOS管是否工作正常，PWM控制器輸出端是否正常，包括脈沖的幅度和占空比是否正常，等等。

測試點的合理選擇非常重要，正確選擇既安全可靠測量，又能反映故障的原因所在，迅速查找出原因。分析這次MOS管故障的原因，根據開關電源以前的所了解的，一般引起MOS管發熱的原因是：

1：驅動頻率過高。

2：G極驅動電壓不夠。

3：通過漏極和源極的Id電流太高。

因此測試重點放在MOS管上，準確測試它的工作狀況，才是問題的根本。選擇測試點如圖：

Q1為功率開關MOS管，A點為漏極，B點為源極，R為電流取樣電阻，C點為接地端。把雙蹤示波器的兩個探頭分別接到A和B點，兩個探頭接地端同時卡住電阻R的接地端C處。

MOS管漏極測試A點波形

而從B點的波形可以看出，MOS管的源極電壓波形，這個波形是取樣電阻R上的電壓波形，能夠反映出漏極電流極其導通和截止時間等信息，如下圖分析：

可以看出，每個周期中，開關MOS管導通時，漏極電流從起始到峰值電流的過程。

取樣電阻R的B測試點電壓波形

A和B點，這就是兩個關鍵的測試點，基本上反映了開關電源的工作狀態和故障所在，導通的時候的尖峰電壓和尖峰電流非常大，如果能夠將導通的尖峰電壓和尖峰電流消除，那么損耗能降一大半，MOS發熱的問題就能解決。當然也是發現MOS管工作正常與否的最直接反映。

通過測試結果分析后，改變柵極驅動電阻阻值，選擇合適的頻率，給MOS管完全導通創造條件，MOS工作后有效的降低了尖峰電壓，又選擇了內阻更小的MOS管，使在開關過程中管子本身的壓降降低。同時合理選擇的散熱器。經過這樣處理后，重新實驗，讓整個電源正常工作后，加大負載到滿負荷工作，MOS管發熱始終沒有超過50°，應該是比較理想。

在用示波器測試過程中，要特別注意這兩個測試點的波形，在逐步升高輸入電壓的時候，如果發現峰值電壓或者峰值電流超過設計范圍，并注意MOS管發熱情況，如果異常，應該立刻關閉電源，查找原因所在，防止MOS管損壞。

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