一個(gè)MOS管最大電流是100a,電池電壓96V,開(kāi)通后剛進(jìn)入米勒平臺(tái)時(shí),MOS管發(fā)熱功率是P=V*I,由于電流達(dá)到最大,所有功率都在MOS管上:P=96*100=9600w。
此時(shí)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(gè)MOS管的內(nèi)阻是3毫歐姆,那這個(gè)開(kāi)關(guān)過(guò)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(shí)際操作中過(guò)慢的充電是可以減小振蕩,但會(huì)延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)。
如果開(kāi)通時(shí)間慢,意味著從9600W到30W的發(fā)熱過(guò)渡會(huì)很慢,這會(huì)導(dǎo)致MOS管的結(jié)溫嚴(yán)重升高,燒毀MOS管。上升時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致MOS管工作為線性狀態(tài),非開(kāi)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(huì)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(kāi)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(gè)內(nèi)阻也會(huì)隨著Vgs電壓的升高而減小,所以不要認(rèn)為只要超過(guò)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(chǎng)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(shí)間越快越好嗎?
當(dāng)然不是,過(guò)快的充電會(huì)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(jì)、選型、電路設(shè)計(jì)。
頻率太高:過(guò)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(jì):電流太高,沒(méi)有做好散熱設(shè)計(jì),當(dāng)ID小于最大電流時(shí),發(fā)熱可能會(huì)嚴(yán)重
選型有差:功率判斷不一,沒(méi)有充分考慮MOS管的內(nèi)阻,開(kāi)關(guān)阻抗增大。
電路設(shè)計(jì):讓MOS管工作在線性的工作狀態(tài),并非開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
NMOS和PMOS在這里還有作區(qū)別。
當(dāng)NMOS做開(kāi)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?yàn)闆](méi)有完全打開(kāi)而壓降過(guò)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(guò)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(jì),添加足夠的輔助散熱片;
這里還有一個(gè)問(wèn)題(網(wǎng)上看到的),MOS管一般會(huì)有兩個(gè)電流連續(xù)漏級(jí)電流和脈沖電流,但是實(shí)際應(yīng)用中,是不是電流的峰值不能超過(guò)連續(xù)電流?
其實(shí)MOS管的脈沖電流,是瞬間而不能持續(xù)的電流,例如開(kāi)關(guān)瞬間的沖擊電流,一般MOS管的脈沖均勻會(huì)非常大,如果是持續(xù)輸出,且輸出的時(shí)間比較長(zhǎng),關(guān)注散熱也是有必要的。
這里注意下,如果無(wú)法使用外置散熱器,可以盡量使用大封裝,其散熱性能會(huì)更好。
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