MOS管驱动电路的发热原因和解决办法

发热来源

如上图，MOS管的工作状态有4种情况，分别是开通过程，导通过程，关断过程和截止过程。

导致发热的损耗主要有两种：开关损耗、导通损耗。

导通损耗

导通损耗比较好计算，根据驱动电压VGS值可以得到MOS的导通电阻RDS(ON)，用欧姆定律计算即可。

开关损耗

开关损耗是MOS管开启、关断过程中的损耗。由于MOS管开启需要有个过程，这个过程中MOS管的D、S之间存在电压、电流，电压电流相乘就得到了MOS管的开关损耗。如下：

MOS管开关时的米勒效应

MOS管驱动电路

常见的完整的MOS管驱动电路如上，一般有驱动电阻R1、泄放电阻R2、泄放二极管D1、下拉电阻R3.

驱动电阻R1的作用

PCB走线存在寄生电感，每1mm约1nH左右。

MOS管G极存在输入电容。

MOS开关的上升（tr）及下降（ｔf）时间一般为数ns。

因寄生成分而产生的电压和电流可通过以下公式计算：

由上面可知，驱动电压越大、驱动电流越大、寄生电感越大、电容越大都会使震荡电压越大，如果超过MOS管最大VGS会损坏MOS。

因此需要串联驱动电阻R1，来衰减震荡尖峰。

这样虽然会降低驱动电流，增加MOS开启时间，增加发热，但是可以保护MOS。

下图展示了增大驱动电阻对震荡的抑制作用。

泄放电阻R2、泄放二极管D1的作用

当MOS管关闭时泄放电阻R2、泄放二极管D1才会起作用。

驱动芯片输出低电平，MOS管G极电容会从R1、R2和D1流向驱动芯片。

如果R1较大，泄放电流就小。因此再专门开一条通路R2和D1，根据D1的承受电流来设计R2的值，如果G极电容小、D1承受能力ok，R2可省略。

下拉电阻R3的作用

MOS管的G、S之间电阻很大，而且存在电容，如果没有驱动信号，高阻状态下，G极容易耦合进电压导致MOS管误导通。因此需要加一个电阻来下拉，泄放电压。

如果驱动信号可靠，一直都有明确的电平状态。此电阻就可以省略。

发热解决办法

需要先分析下自己电路中主要是导通损耗还是开关损耗。

导通损耗多：

1、VGS没到最大就提高VGS

2、换RDS(ON)更小的MOS。

开关损耗多：

1、降低开关频率

2、改进电路加快开关过程。降低驱动电阻、增加泄放二极管。

3、选择输入输出电容更小的MOS。

选择Cgd小的MOS，在MOS的手册中：

又根据公式：Ciss=Cgs+Cgd，Coss=Cds+Cgd，Crss=Cgd

需要注意：内阻越小，一般cgs和cgd电容越大。所以需要取舍。

原文链接：https://blog.csdn.net/qlexcel/article/details/147150346