怎么解决MOS管发热-MOS管发热原因分析以及处理方法

MOS管发热严重的四大因素

在半导体电子应用过程中，MOS管经常会出现发热严重的现象，那么是什么原因才会导致MOS管发热？

首先我们需要了解MOS管的构造原理，如下图：

从上图可以看出，场效应管（MOS管）是只要一种载流子参与导电，用输入电压控制输出电流的半导体器件，进一步可以划分为有N沟道器件和P沟道器件。

MOS管发热严重的原因总结为以下四点：

第一点：电路设计的问题，就是让MOS管工作在线性的工作状态，而不是在开关状态。这也是导致MOS管发热的一个原因。如果N-MOS做开关，G级电压要比电源高几V，才能完全导通，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。这是设计电路的最忌讳的错误。

第二点：MOS管频率太高，主要是有时过分追求体积，导致频率提高，MOS管上的损耗增大了，所以发热也加大了；

第三点：电路板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，也可能发热严重，需要足够的辅助散热片。

第四点：MOS管的选型有误，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。

如何解决MOS管发热问题？

为了解决MOS管发热问题，要准确判断是否是这些原因造成，最重要的是进行正确的测试，才能发现问题所在。通过这次解决这个MOS发热问题，发现正确选择关键点的测试，是否和分析的一致，才是解决问题之关键。

在进行开关电源测试中，除了用三用表测量控制电路其他器件的引脚电压，比较重要的是用示波器测量相关的电压波形。当判断开关电源是否工作正常，测试什么地方才能反映出电源的工作状态，变压器原边和次级以及输出反馈是否合理，开关MOS管是否工作正常，PWM控制器输出端是否正常，包括脉冲的幅度和占空比是否正常，等等。

测试点的合理选择非常重要，正确选择既安全可靠测量，又能反映故障的原因所在，迅速查找出原因。分析这次MOS管故障的原因，根据开关电源以前的所了解的，一般引起MOS管发热的原因是：

1：驱动频率过高。

2：G极驱动电压不够。

3：通过漏极和源极的Id电流太高。

因此测试重点放在MOS管上，准确测试它的工作状况，才是问题的根本。选择测试点如图：

Q1为功率开关MOS管，A点为漏极，B点为源极，R为电流取样电阻，C点为接地端。把双踪示波器的两个探头分别接到A和B点，两个探头接地端同时卡住电阻R的接地端C处。

MOS管发热原因

MOS管漏极测试A点波形

而从B点的波形可以看出，MOS管的源极电压波形，这个波形是取样电阻R上的电压波形，能够反映出漏极电流极其导通和截止时间等信息，如下图分析：

可以看出，每个周期中，开关MOS管导通时，漏极电流从起始到峰值电流的过程。

取样电阻R的B测试点电压波形

A和B点，这就是两个关键的测试点，基本上反映了开关电源的工作状态和故障所在，导通的时候的尖峰电压和尖峰电流非常大，如果能够将导通的尖峰电压和尖峰电流消除，那么损耗能降一大半，MOS发热的问题就能解决。当然也是发现MOS管工作正常与否的最直接反映。

通过测试结果分析后，改变栅极驱动电阻阻值，选择合适的频率，给MOS管完全导通创造条件，MOS工作后有效的降低了尖峰电压，又选择了内阻更小的MOS管，使在开关过程中管子本身的压降降低。同时合理选择的散热器。经过这样处理后，重新实验，让整个电源正常工作后，加大负载到满负荷工作，MOS管发热始终没有超过50°，应该是比较理想。

在用示波器测试过程中，要特别注意这两个测试点的波形，在逐步升高输入电压的时候，如果发现峰值电压或者峰值电流超过设计范围，并注意MOS管发热情况，如果异常，应该立刻关闭电源，查找原因所在，防止MOS管损坏。

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