MOS管小電流發熱嚴重如何解決？一文解析-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2020-11-16
MOS管，做電源設計，或者做驅動方面的電路，難免要用到MOS管。MOS管有很多種類，也有很多作用。做電源或者驅動的使用，當然就是用它的開關作用。
無論N型或者P型MOS管，其工作原理本質是一樣的。MOS管是由加在輸入端柵極的電壓來控制輸出端漏極的電流。MOS管是壓控器件它通過加在柵極上的電壓控制器件的特性，不會發生像三極管做開關時的因基極電流引起的電荷存儲效應，因此在開關應用中，MOS管的開關速度應該比三極管快。
其主要原理如圖：
在開關電源中常用MOS管的漏極開路電路，如圖2漏極原封不動地接負載，叫開路漏極，開路漏極電路中不管負載接多高的電壓，都能夠接通和關斷負載電流。是理想的模擬開關器件。這就是MOS管做開關器件的原理。當然MOS管做開關使用的電路形式比較多了。
在開關電源應用方面，這種應用需要MOS管定期導通和關斷。比如，DC-DC電源中常用的基本降壓轉換器依賴兩個MOS管來執行開關功能，這些開關交替在電感里存儲能量，然后把能量釋放給負載。
我們常選擇數百kHz乃至1MHz以上的頻率，因為頻率越高，磁性元件可以更小更輕。在正常工作期間，MOS管只相當于一個導體。因此，我們電路或者電源設計人員最關心的是MOS的最小傳導損耗。
我們經常看MOS管的PDF參數，MOS管制造商采用RDS（ON）參數來定義導通阻抗，對開關應用來說，RDS（ON）也是最重要的器件特性。
數據手冊定義RDS（ON）與柵極（或驅動）電壓VGS以及流經開關的電流有關，但對于充分的柵極驅動，RDS（ON）是一個相對靜態參數。一直處于導通的MOS管很容易發熱。
另外，慢慢升高的結溫也會導致RDS（ON）的增加。MOS管數據手冊規定了熱阻抗參數，其定義為MOS管封裝的半導體結散熱能力。RθJC的最簡單的定義是結到管殼的熱阻抗。
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
功率MOS管在過較大的電流時會有發熱現象，電子元器件對溫度比較敏感，長期工作在高溫狀態下，會縮短使用壽命，所以要加快熱量的散發。針對MOS管的發熱情況可以考慮三個方面去解決。
1、做好MOS管的散熱設計，加裝散熱片，擴大散熱面積
功率電子元器件過大電流發熱比較嚴重，為了提高散熱效率，需要加裝散熱片，將熱量盡快散掉。在設計之初會，結構工程師根據過電流情況，估算發熱情況，并結算使用多大的散熱片。
以BLDC為例，所用的6個MOS管都是加裝散熱片的，甚至將整個外殼做成鋁殼，將MOS管固定在外殼上加快散熱。
2、選用導通內阻較小、過電流大的MOS管
MOS管的源極S和漏極D導通后，會有一個導通電阻Rds（ON），這個導通電阻差異較大，從幾mΩ到幾百mΩ不等。在設計選型時，要根據電路情況選擇過電流較大、導通電阻較小的MOS管。
3、盡量選用NMOS，而不是PMOS
從生產工藝上來講，NMOS比PMOS更占優勢，因為同規格的NMOS和PMOS而言，NMOS能做到更小的內阻，且價格略便宜。也正是因為這個原因，NMOS比PMOS使用更加廣泛。
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