场效应管发热的原因分析及如何解决场效应管发热问题-KIA MOS管
信息来源：本站 日期：2019-02-18
场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。主要有两种类型（junction FET—JFET)和金属 - 氧化物半导体场效应管（metal-oxide semiconductor FET，简称MOS-FET）。由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件。具有输入电阻高（107～1015Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。
场效应管（FET）是利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件，并以此命名。由于它仅靠半导体中的多数载流子导电，又称单极型晶体管。
1、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；
2、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；
3、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；
4、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。
如果发现MOS管发热很严重，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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