MOS管發(fā)熱問題的解決方案探討

一個MOS管最大電流是100a，電池電壓96V，開通后剛進入米勒平臺時，MOS管發(fā)熱功率是P=V*I，由于電流達到最大，所有功率都在MOS管上：P=96*100=9600w。

此時它的發(fā)熱功率最大，隨后迅速降低直到完全導(dǎo)通，功率變成了100*100*0.003=30w，假設(shè)這個MOS管的內(nèi)阻是3毫歐姆，那這個開關(guān)過程的發(fā)熱功率是十分驚人的。

以上是微碧在網(wǎng)上看到的示例。

我們知道，實際操作中過慢的充電是可以減小振蕩，但會延長開關(guān)。

如果開通時間慢，意味著從9600W到30W的發(fā)熱過渡會很慢，這會導(dǎo)致MOS管的結(jié)溫嚴(yán)重升高，燒毀MOS管。上升時間過長會導(dǎo)致MOS管工作為線性狀態(tài)，非開關(guān)狀態(tài)。

我們可以選擇降低MOS限流，例如限制50a，或者降低電池電壓到48V，這樣損耗會降低一半，避免管子燒毀。

這也是高壓控管子燒毀的原因，但是低壓控的開關(guān)損耗不一樣，它的導(dǎo)通損耗主要是MOS管的內(nèi)阻決定的。

這個內(nèi)阻也會隨著Vgs電壓的升高而減小，所以不要認(rèn)為只要超過了Vgs的閾值電壓就可以順利導(dǎo)通MOS管，特別是在大功率的應(yīng)用場景，高Vgs是非常有必要的，因此MOS管的散熱非常重要。

那么，充電時間越快越好嗎？

當(dāng)然不是，過快的充電會導(dǎo)致激烈的米勒振蕩。

此外，管子小電流發(fā)熱，主要由以下造成：頻率太高、散熱設(shè)計、選型、電路設(shè)計。

頻率太高：過份追求體積，導(dǎo)致頻率提高，MOS管損耗增加，加大了發(fā)熱。

散熱設(shè)計：電流太高，沒有做好散熱設(shè)計，當(dāng)ID小于最大電流時，發(fā)熱可能會嚴(yán)重

選型有差：功率判斷不一，沒有充分考慮MOS管的內(nèi)阻，開關(guān)阻抗增大。

電路設(shè)計：讓MOS管工作在線性的工作狀態(tài)，并非開關(guān)狀態(tài)。

NMOS和PMOS在這里還有作區(qū)別。

當(dāng)NMOS做開關(guān)，G極的電壓需要比電源高幾V才能完全導(dǎo)通，但PMOS則相反。

因為沒有完全打開而壓降過大，造成了功率消耗，等效直流阻抗比較大，壓降增大，所以U*I也增大，損耗意味著發(fā)熱。

MOS管的導(dǎo)通過程

一般解決方法：

1.MOS管選型：選擇適當(dāng)?shù)膬?nèi)阻，并非內(nèi)阻越小越好，cgs和cgd電容越大；

2.良好的散熱設(shè)計，添加足夠的輔助散熱片；

這里還有一個問題（網(wǎng)上看到的），MOS管一般會有兩個電流連續(xù)漏級電流和脈沖電流，但是實際應(yīng)用中，是不是電流的峰值不能超過連續(xù)電流?

其實MOS管的脈沖電流，是瞬間而不能持續(xù)的電流，例如開關(guān)瞬間的沖擊電流，一般MOS管的脈沖均勻會非常大，如果是持續(xù)輸出，且輸出的時間比較長，關(guān)注散熱也是有必要的。

這里注意下，如果無法使用外置散熱器，可以盡量使用大封裝，其散熱性能會更好。

審核編輯：黃飛