浅谈开关电源MOS管发热的原因
MOS管是FET的一种,可制造成增强型或耗尽型,有P型或N型,无论是那种,其工作原理本质都是一样的。MOS管种类和作用众多,在电源的使用中主要用到其开关作用。
MOS管常加在输入端栅极的电压来控制输出端漏极的电流,通过加在栅极上的电压控制器件的特性,不会发生像三极管做开关时的因基极电流引起的电荷存储效应。在开关电源中常用MOS管的漏极开路电路,漏极原封不动地接负载,叫开路漏极。开路漏极电路中不管负载接多高的电压,都能够接通和关断负载电流,是理想的模拟开关器件。
MOS管的工作状态可分为开通过程、导通状态、关断过程和截止状态。损耗可分为开关损耗、导通损耗、截止损耗和雪崩能量损耗。常见的损坏原因有过流、过压和静电等。
主要引起发热的原因有四种:
1、电路设计问题。如MOS管工作在线性的工作状态,而不是在开关状态。如果NMOS做开关,其G级电压要比电源高几V才能完全导通,而P-MOS则相反。没有完全打开而压降过大造成功率消耗,等效直流阻抗比较大,压降增大,所以U*I也增大,损耗就意味着发热。
2、使用频率太高。如过分追求体积,导致频率提高,MOS管上的损耗增大,发热也加大了。
3、没有做好足够的散热设计,电流太高,MOS管标称的电流值,一般需要良好的散热才能达到。所以ID小于最大电流,也有可能发热严重,因此需要足够的辅助散热片。
4、MOS管的选型不对。如对功率判断有误,MOS管内阻没有充分考虑,导致开关阻抗增大。
上面讲了MOS管发热及损坏原因,下面讲下造成开关电源开关管损坏的原因主要有:
1、电源输入的交流电压过高或过低造成;
2、软启动电路的失效造成;
3、开关管集成电路板反峰吸收电路失效造成;
4、稳压电路中去耦电容失效造成;
5、稳压电路的负反馈开环;
6、正反馈过强造成;
7、整流二极管损坏造成;
8、开关电源变压器损坏造成;
9、开关电源整流桥损坏造成;
10、开关管发射极限流电阻过小造成;
11、开关管性能不良或功率过小造成;
12、开关管与散热片之间的绝缘不良造成。
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