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[导读]当芯片承受2mA的电流和300V的电压时,其功耗将达到0.6W,这无疑会导致芯片发热。

在探讨MOS管发热的原因时,我们首先关注的是内置电源调制器的高压驱动芯片。当芯片承受2mA的电流和300V的电压时,其功耗将达到0.6W,这无疑会导致芯片发热。值得注意的是,驱动芯片所消耗的最大电流主要源于驱动功率MOS管。为了降低芯片的功耗,我们可以采取一些措施,如减小功率MOS管的cgs电容、降低gate电压以及优化频率。若这些参数无法调整,那么另一种策略是将芯片的功耗分散到芯片外的其他器件上,但需确保不会引入额外的功耗。简而言之,就是通过优化散热设计来降低芯片的温度。

功率管的功耗主要分为开关损耗和导通损耗两部分。在多数应用场合,尤其是LED市电驱动领域,开关损耗往往远大于导通损耗。开关损耗与功率管的cgd和cgs电容、芯片的驱动能力以及工作频率紧密相关。因此,解决功率管发热问题可以从以下几个方面着手:首先,选择MOS功率管时,不能仅凭导通电阻大小来决定,因为内阻越小,其cgd和cgs电容也会越大。例如,1N60的cgs电容约为250pF,而5N60的则高达1200pF,选择时需综合考虑;其次,频率和芯片驱动能力也是关键因素。在频率选择上,需要权衡导通损耗与负载能力,避免频率过高导致功率管发热;最后,若需降低频率,还需注意峰值电流或电感值的调整,以防止电感进入饱和区域。若电感饱和电流足够大,可以考虑将CCM模式调整为DCM模式,但这需要增加一个负载电容来实现。

反激电源MOS D-S之间电压波形产生的原因?这是一个典型的问题,本质原因就是功率级寄生电容、电感引起的谐振,然而几天后我发现,当时我并没有充分理解问题,这位朋友所要了解的问题其实应细化为:为什么会有两次谐振,谐振产生的模型是怎样的?

如下为反激式电源实现方案,该方案采用初级侧稳压(PSR)技术,


功率管的功耗:分为开关损耗和导通损耗两部分

Q1导通时,变压器初级电感存储能量,输出续流二极管Dfly反向偏置,Cout输出能量给负载;


功率管的功耗:分为开关损耗和导通损耗两部分

Q1关断时,变压器初级线圈释放能量,输出续流二极管正向偏置,向输出端提供电能;


功率管的功耗:分为开关损耗和导通损耗两部分

开关电源产生振铃的主要原因在于非理想器件存在功率级寄生电容、电感。所谓谐振,即:在MOS管开通、关断切换的过程中,寄生电感将能量传递给寄生电容进行充电,充电结束后寄生电容又释放电能给寄生电感储能,如此循环往复。


功率管的功耗:分为开关损耗和导通损耗两部分

群友发出的图片中,有2次谐振,


功率管的功耗:分为开关损耗和导通损耗两部分

第一次谐振

该谐振产生的时间点在MOS管关断的瞬间,等效谐振电路如下:

Loop:初次级间的漏电感、初级励磁电感、功率MOSFET封装电感之和

Coss:MOS管寄生电容、线路寄生电容


功率管的功耗:分为开关损耗和导通损耗两部分

第二次谐振

这是开关电源DCM模式特有的一个振铃现象,

此处你必须要了解开关电源电感如下两种模式:

CCM:连续导通模式,次级端反射电流在MOS通断,变压器线圈换相期间不会到达0;

DCM:断续导通模式,次级端反射电流在MOS通断,变压器线圈换相期间到达0。

在DCM模式下,当MOS管关断,且在次级反射电流消耗为0之前,次级线圈输出相位的电压高于实际输出电压;当反射电流消耗为0,即次级线圈电流消耗为0时,实际输出电压由输出电容提供,此时次级输出相位的电压等于0,在次级输出相位电压由高于输出电压到等于0的变化过程中,会出现电压的衰减振荡,而该衰减振荡会耦合到初级线圈并加载在MOS与线圈连接的开关节点处。


功率管的功耗:分为开关损耗和导通损耗两部分

由于该谐振给MOS管的寄生电容充电,若MOS在此时导通,则可能碰到寄生电容电位被充到较高的时刻,此时寄生电容所充电的能量若被直接导到GND会造成MOS管的导通损耗,针对该问题,诞生出了准谐振技术,即:DCM模式下,初级侧MOS在开关节点谐振电压摆幅的谷底附近导通

MOS管发烫的原因,反激电源中的MOS管发烫可能有多种原因,以下是一些可能的原因:

1. 电路设计问题:如果MOS管工作在线性状态而不是开关状态,可能会导致MOS管发烫。此外,如果MOS管没有完全打开,压降过大,也会造成功率消耗和发烫。

2. 散热设计不足:MOS管需要良好的散热才能达到其标称的电流值。如果散热设计不足,电流过高,MOS管可能会发烫严重。

3. 频率过高:有时为了追求体积,频率可能会提高,导致MOS管上的损耗增大,从而发热增加。

4. MOS管选型错误:如果MOS管的选型有误,例如对功率判断有误,或者MOS管内阻没有充分考虑,可能导致开关阻抗增大,从而引发发热。

5. 环境温度过高:如果工作环境温度过高,例如在高温车间,也可能导致MOS管发烫。

6. 电源电压过低:电源电压过低可能导致MOS管工作不正常,从而产生过多的热量。

解决MOS管发烫的措施,为了解决MOS管发烫的问题,可以采取以下措施:

1. 降低工作温度:通过改善散热条件,如增加散热片或风扇,降低MOS管的工作温度。

2. 改善工作环境:确保工作环境温度适中,避免在高温环境下使用MOS管。

3. 减小负载:如果负载过大,特别是大电阻,可能导致MOS管发热严重。通过减小负载或优化电路设计来降低发热。

4. 改善散热条件:确保MOS管有足够的散热空间,并选择合适的散热器和散热材料。

5. 过流保护动作时及时断开电源:在过流保护动作发生时,及时断开电源,避免电流长时间过大导致过热。

6. 定期检查和更换器件:定期检查MOS管的工作状态,如果发现器件老化或损坏,及时更换,以确保电路的正常运行。

请注意,以上只是一些可能的原因和解决方案,具体情况可能因电路设计、工作环境和使用条件等因素而有所不同。如果问题持续存在或无法解决,建议咨询专业工程师或技术人员进行进一步的排查和修复。

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