淺談MOS管的發熱原因和解決辦法

大家好，我是磚一。

今天給大家分享一下MOS管基礎知識，為什么內阻那么小的MOS管，也會發熱？有做功率元器件&開關電源和IC的朋友可以了解一下，希望對你有用~

一，MOS管發熱影響因素

經常查閱MOS管的數據手冊首頁可以經常看到如下參數，

導通阻抗RDS(on)柵極驅動電壓VGS流經開關的漏極電流Id熱阻RθJC，結到管殼的熱阻抗

查閱某MOS管datasheet，可得

圖1 VGS，ID，RθJC

圖2 不同Vgs電壓對應不同Rds(on)

由圖2可知，數據手冊定義Rds(on)與VGS和Id有關，但對于一個充分導通的MOS管來說，導通阻抗Rds(on)是一個相對靜態參數，當我們使用MOS管做開關管進行導通的時候，會導致MOS管很快發熱。

另外如圖3所示，慢慢升高的熱阻RθJC也會導致Rds的增加。隨著Rds的增加，會直接導致MOS管損耗增加，從而導致發熱現象，這也是MOS管發熱的根本原因。

圖3 導通阻抗和熱阻

二，MOS管發熱具體分析

1，主回路電路設計不當。我們通常使用的MOS管一般都是工作在開關區內，所以叫開關電壓嘛，如果MOS管工作在線性區狀態下，導通時間過長會導致工作在線性區內，如下圖3所示是開關管導通過程。當用NMOS作為開關管時，柵極驅動電壓Vgs要大于電源電壓才能完全導通，PMOS管則相反。如果沒有完全導通的話，等效直流阻抗增大，壓降Vds也會增大，P=Vds*Id，損耗也會增大，導致MOS管發熱嚴重。

圖4 MOS管導通過程

2，MOS管的開關頻率過高。頻率與導通損耗是成正比的，我們的開關電源就是利用開關頻率高使得在有限的體積內可以實現更多次數的開關，同時從前級傳遞更多的能量給到后級，從而實現需要的功能。所以當我們追求體積越小的產品時候，會使用更高頻率的開關管，那么如果在調試過程中，MOS管的溫升比較高，首先想想是否使用MOS管的開關頻率過高導致。

3，MOS管選型不當。多數工程師選型的過程中都會選擇小的導通阻抗Rds(on)，但是當導通阻抗小了，寄生電容Cgd，Cgs就會增大，這是因為元器件內部結構問題決定的，在同樣材料條件下，面積越大，電阻就越小，而電容跟面積的關系是面積越大，電容Cds和Cgs越大，會出現米勒效應，從而增加了功耗，所以選用開關管夠用即可，內阻追求太低也不好。關于米勒效應，最近會出一期專門分析，敬請期待~分析：該曲線中，當電容越大，充電時間越久，留在放大區間的時間就長了，開關損耗就大了，MOS管發熱量就大。