在開關(guān)電源等高頻應(yīng)用場(chǎng)景中，MOS管在導(dǎo)通和關(guān)斷的瞬間，會(huì)經(jīng)歷短暫的電壓電流交疊過程。這個(gè)過程中產(chǎn)生的損耗被稱為開關(guān)損耗。開關(guān)頻率越高、開關(guān)時(shí)間越長(zhǎng)，損耗越大，發(fā)熱越嚴(yán)重。驅(qū)動(dòng)能力不足、柵極電荷過大都會(huì)延長(zhǎng)開關(guān)時(shí)間。當(dāng)電路負(fù)載異常或發(fā)生短路時(shí)，流經(jīng)MOS管的電流會(huì)遠(yuǎn)超過其設(shè)計(jì)承受能力。即使導(dǎo)通電阻很小，巨大的電流也會(huì)導(dǎo)致瞬時(shí)功率損耗急劇飆升，產(chǎn)生大量熱量。如果持續(xù)時(shí)間超過器件熱承受極限，或者沒有及時(shí)保護(hù)，MOS管會(huì)迅速過熱損壞。

解決MOS管發(fā)熱問題，需從電路設(shè)計(jì)優(yōu)化和器件精準(zhǔn)選型兩方面入手：識(shí)別工作模式：明確電路是否工作在高頻開關(guān)場(chǎng)景。若是，需特別關(guān)注柵極驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和開關(guān)損耗。強(qiáng)化保護(hù)機(jī)制：必須設(shè)計(jì)可靠的過流/短路保護(hù)電路(如上述電流檢測(cè)+關(guān)斷方案)，防止異常電流造成災(zāi)難性發(fā)熱。優(yōu)化PCB散熱：優(yōu)先選用散熱性能更好的封裝(如TO-263)。在PCB上為MOS管設(shè)計(jì)足夠大的銅箔散熱區(qū)域(開窗加錫)。必要時(shí)添加散熱器。確保MOS管周圍空氣流通。追求低導(dǎo)通電阻：在滿足電壓、電流規(guī)格前提下，優(yōu)先選擇導(dǎo)通電阻更低的型號(hào)，這是降低導(dǎo)通損耗最直接有效的方法。匹配驅(qū)動(dòng)電壓：確保所選MOS管的柵極閾值電壓和推薦工作柵極驅(qū)動(dòng)電壓，和電路的驅(qū)動(dòng)電壓兼容。對(duì)于微控制器等低電壓驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景，務(wù)必選用邏輯電平MOSFET。

關(guān)注開關(guān)性能：對(duì)于高頻應(yīng)用，選擇柵極電荷小、開關(guān)時(shí)間短的MOS管至關(guān)重要，可顯著降低開關(guān)損耗。柵極電荷越小，驅(qū)動(dòng)損耗越低，開關(guān)速度通常也越快。考慮封裝熱阻：對(duì)比不同封裝的熱阻參數(shù)，選擇散熱能力滿足設(shè)計(jì)需求的封裝。提供全面的MOS管產(chǎn)品線，以下三款型號(hào)在低導(dǎo)通電阻、低柵極電荷及優(yōu)異散熱性能方面表現(xiàn)突出，是解決發(fā)熱問題的理想選擇：在電路設(shè)計(jì)中，MOS管發(fā)熱是很常見的問題，以上列出的五種發(fā)熱常見原因可以作為一種參考，幫助工程師識(shí)別電路問題和選型參考。作為深耕電子元器件30多年的廠商，始終致力于為客戶提供低損耗、高可靠性、高性價(jià)比的半導(dǎo)體解決方案。如果您在MOS管應(yīng)用過程中遇到類似的發(fā)熱難題。

工作頻率降頻是用戶在調(diào)試過程中經(jīng)常遇到的問題，其產(chǎn)生原因主要有兩個(gè)方面：一是輸入電壓與負(fù)載電壓的比例不當(dāng)，二是系統(tǒng)干擾過大。針對(duì)前者，我們需要注意避免將負(fù)載電壓設(shè)置得過高，盡管高負(fù)載電壓能帶來一定的效率提升。對(duì)于后者，我們可以嘗試以下幾種方法來解決：首先，將最小電流設(shè)置得更低一些;其次，確保布線整潔，特別是sense這一關(guān)鍵路徑;再者，選擇較小的電感或采用閉合磁路的電感;最后，可以考慮加入RC低通濾波器，盡管這種方法可能存在一定的不足，如C的一致性較差、偏差稍大，但對(duì)于照明應(yīng)用來說，這通常是一個(gè)可行的解決方案。

無論如何，降頻都是不可取的，因?yàn)樗赡軒砀鞣N問題，因此我們必須采取措施來解決它。終于聊到了關(guān)鍵部分。有些初學(xué)者可能對(duì)此還不太了解，但我們可以探討一下電感飽和的影響。有用戶發(fā)現(xiàn)，在相同的驅(qū)動(dòng)電路下，使用A廠生產(chǎn)的電感一切正常，而換成B廠生產(chǎn)的電感后，電流就明顯減小了。面對(duì)這種情況，我們需要仔細(xì)分析電感電流的波形。有些工程師可能會(huì)忽視這一現(xiàn)象，直接通過調(diào)整sense電阻或工作頻率來達(dá)到所需的電流，這樣的操作可能會(huì)對(duì)LED的使用壽命產(chǎn)生不利影響。因此，在設(shè)計(jì)之初，精確的計(jì)算是必不可少的。如果理論計(jì)算與實(shí)際調(diào)試結(jié)果存在顯著差異，那么我們需要考慮是否需要降頻以及變壓器是否已經(jīng)飽和。

一旦變壓器飽和，其電感L會(huì)減小，這會(huì)導(dǎo)致由傳輸delay引起的峰值電流增加，進(jìn)而使得LED的峰值電流也隨之上升。在平均電流保持不變的情況下，這無疑會(huì)影響LED的光衰。

MOS管過熱故障的解決方法

(一)降低環(huán)境溫度

為MOS管提供良好的散熱環(huán)境，降低其工作環(huán)境溫度，可以有效減少過熱故障的發(fā)生。例如，可以通過增加散熱風(fēng)扇、使用散熱片等方式來提高散熱效果。

(二)優(yōu)化散熱設(shè)計(jì)

針對(duì)MOS管的散熱問題，可以采取優(yōu)化散熱設(shè)計(jì)的方法來解決。例如，合理布置MOS管的位置，增大散熱面積，提高散熱效率;或者采用熱管、液體冷卻等先進(jìn)的散熱技術(shù)。

(三)避免過載運(yùn)行

在使用MOS管時(shí)，要確保其工作在額定范圍內(nèi)，避免過載運(yùn)行。可以通過監(jiān)測(cè)電流、電壓等參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理過載情況。

(四)選用高品質(zhì)MOS管

在選購MOS管時(shí)，要選擇品質(zhì)可靠、性能穩(wěn)定的產(chǎn)品，以降低內(nèi)部故障引發(fā)過熱故障的風(fēng)險(xiǎn)。

(五)合理設(shè)計(jì)電路

在電路設(shè)計(jì)過程中，要充分考慮MOS管的選型、布局和散熱設(shè)計(jì)等因素。合理選擇MOS管的型號(hào)和規(guī)格，確保其工作在最佳狀態(tài);合理布置MOS管的位置，避免熱耦合現(xiàn)象的發(fā)生;同時(shí)加強(qiáng)散熱設(shè)計(jì)，提高散熱效果。

通過示波器的開關(guān)損耗測(cè)試功能，我們就可以實(shí)現(xiàn)MOS管的開關(guān)損耗測(cè)試，如下我們測(cè)試出MOS管的VGS和ID，可以看到波形，電壓值和電流值，還有開關(guān)過程中的開關(guān)損耗，導(dǎo)通損耗，截止損耗，通過數(shù)字進(jìn)行量化，判斷出到底是哪個(gè)損耗帶來的問題，最終確定MOS管發(fā)熱的問題點(diǎn)。