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MOSFET 保护:如何正确保护它

  • 发表时间:2021-11-12 09:08:22
  • 来源:本站
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没有什么是不受损坏的,包括 MOSFET。但为什么 MOSFET 会损坏?底线是; 当您使用超出额定值的 MOSFET 时,它们会受到伤害。所以,如果你想让你的 MOSFET 在正常工作的情况下长寿,你应该认真对待 MOSFET 保护。幸运的是,它并不复杂且易于理解。但是,如果您觉得难以理解并且想了解更多有关 MOSFET 保护的信息,那么您来对地方了。

在本文中,我们将告诉您有关 MOSFET 保护以及如何在您的应用电路中保护 MOSFET 的所有信息

你准备好了吗?让我们直接跳进去!

什么是 MOSFET 保护?

MOSFET 是易碎的设备,您很容易因错误的移动而损坏。因此,您应该小心处理它们,尤其是在未安装在任何电路中时。

然而,安装的 MOSFET 与电路中的任何类似设备(无论是尺寸还是结构)一样脆弱。 

因此,MOSFET 保护涉及所有不同的方法来有效地防止您的 MOSFET 受到不可预见的损坏。 

但为什么 MOSFET 对损坏如此敏感?嗯,MOSFET 具有超薄硅层,您可以在栅极引脚和通道之间找到它。现在,由于绝缘层太薄,MOSFET 很容易被过多的栅源电压 (Vgs) 损坏。

为什么 MOSFET 会失效?

MOSFET

MOSFET

确定损坏 MOSFET 的确切原因并不容易,这就是问题所在。大多数时候,我们不知道什么会导致任何 MOSFET 出现故障。此外,MOSFET 中的故障将导致其发生故障并进入不同的故障模式。仅此一项就很难找出 MOSFET 故障的原始原因。

故障模式或原因

以下是 MOSFET 故障的一些原因:

  • 雪崩故障

只要超过 MOSFET 的最大安全工作电压,就会发生雪崩故障。它会导致雪崩击穿电压,这种击穿电压没有那么大的破坏性,但足以让您的 MOSFET 出现故障。

  • 短路负载

当感性负载发生短路时,电流会增加,进而激活电流限制。虽然这可以防止电流电路立即发生故障,但并不能保证 MOSFET 的安全。

因此,如果您持续的空头太短,最终会导致失败。

  • 多余的功耗

这种故障模式取决于释放的过量功率。如果存在持续的功耗,MOSFET 将变得足够热以从电路中分离。虽然它不会导致 MOSFET 发生故障,但它确实会损坏 MOSFET 的热性能。

  • 异物损坏

切屑、螺母、垫圈、扳手甚至螺栓等异物都会对 MOSFET 造成严重损坏。

  • 过电流

过电流通过 MOSFET 会导致故障。但是,损耗取决于几个因素,例如过量电流的大小以及让它流过 MOSFET 的时间。 

如何保护 MOSFET

在打开基于 MOSFET 的电路后的几分钟内,发现 MOSFET 过热并烧毁是很常见的。尽管正确连接了所有组件,它甚至会发生。

因此,如果您已检查并确认所有连接,但 MOSFET 仍然损坏,以下是一些保护 MOSFET 的最佳方法:

雪崩保护

当 MOSFET 的结温由于过压情况而超过绝对限值时,它们可能会损坏。在 MOSFET 的内部体二极管两端施加超过总最大电压的额外电压会导致雪崩电压。

雪崩保护电路

资料来源:维基共享资源。

现在,您可以通过在 MOSFET 的端子上安装一个额外的外部高功率二极管来轻松解决这个问题。该解决方案有助于分担二极管两端的反向电流,从而避免产生过多热量。

摆脱杂散电感

MOSFET 的一个常见问题是杂散电感。杂散电感通常隐藏在电路的轨道内。 

电路图

电路图1

资料来源:维基共享资源

此外,当电流电平和开关频率较高时,PCB轨道(连接路径)中最小的微不足道的增加将产生互连电感。 

PCB轨道

PCB轨道

由于低效的瞬变、尖峰和传导,它还将导致 MOSFET 行为的严重缺陷。

对此的解决方案是确保在制作 PCB 时走线更宽,并确保您的设备尽可能靠近驱动 MOSFET的驱动器IC并确保它们彼此靠近

通过去除杂散电感来保护 mosfet

电路图2

资料来源:维基共享资源

栅极电阻的重要性

MOSFET 漏极/栅极引脚上的有害尖峰可能会导致 MOSFET 出现严重问题。

因此,为了解决这个问题,您可以使用一个与 MOSFET 栅极和逻辑输入电压串联的低值电阻器。

因此,该解决方案允许对内部电容器进行指数充电,从而减少出现负尖峰的机会。

使用反向二极管

虽然逐渐充电的栅极电容减弱了有害尖峰的机会,但它也延迟了电容的放电。当延迟放电发生时,它会导致 MOSFET 在压力条件下工作并产生过多的热量。

这个问题的解决方案是增加一个与栅极电阻并联的反向二极管。此外,它还通过逻辑输入和二极管为栅极静电放电创建路径来处理延迟放电问题

反向二极管电路

反向二极管电路

资料来源:维基共享资源

防止 MOSFET 过热

您可以为基于 MOSFET 的电路安装可回流焊热保护,以防止过热或允许散热。

当 MOSFET 在常温下工作时,RTP 就像一个低值电阻器,您会发现它安装在 MOSFET 附近。这样,RTP 就可以精确地感应 MOSFET 的温度。 

过热 MOSFET 电路修复

过热 MOSFET 电路修复

资料来源:维基共享资源

此外,随着 MOSFET 的温度升高,RTP 切换到高值电阻器。因此,该开关可阻止功率流向 MOSFET 并防止其损坏。

在栅极和源极之间使用电阻器

这是保护 MOSFET 并防止其在任何情况下烧毁的有效方法。

在栅极和源极之间使用一个电阻器(1K 到 10K 之间的任何位置)将确保您的 MOSFET 在您移除开关信号后可以快速关闭。这可以防止闩锁效应和可能的损坏。

栅极/源极电路

栅极/源极电路

资料来源:维基共享资源

保护MOSFET器件的注意事项

由于 N 沟道 MOSFET 和 P 沟道 MOSFET 是敏感器件,因此您必须始终小心处理它们。

此外,当电路有电源时,请勿连接或断开 MOSFET。始终确保电源关闭,以防止对您和您昂贵的 MOSFET 造成电气损坏。

最后的话

MOSFET

MOSFET

MOSFET 保护至关重要,更重要的是了解潜在问题以及如何预防或修复它们。

我们没有提到 MOSFET 故障的其他一些原因包括电池故障,当电池供电电压过低时会发生这种情况,快速减速,电机发黑和 dV/dt 故障。

最后,确保正确调整电子电路以降低 MOSFET 的故障率。好了,本文到此结束,如果您需要进一步的帮助,请随时与我们联系,我们将很乐意为您提供帮助。