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  • MOS管常見的幾種失效問題解析
    • 發布時間:2024-12-25 18:57:03
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    MOS管常見的幾種失效問題解析
    雪崩失效
    MOSFET漏源極的電壓超過其規定電壓值,并且達到一定的能量限度而導致的一種常見的失效模式。下面這張測試圖是區分是否雪崩失效。
    MOS管失效
    那么,我們應該怎樣有效預防雪崩效應呢?
    雪崩效應的主要原因是由電壓引起的,因此在預防手段上,我們會著重從電壓方面入手:
    1、合理降額,目前行業內的降額一般選取80%-95%;
    2、合理的變壓器反射電壓;
    3、合理的RCD及TVS吸收電路設計;
    4、盡量采用粗、短的布局結構的大電流布線,減少布線寄生電感;
    5、選擇合理的柵極電阻Rg;
    6、在大功率電源中,適當的加入RC減震或齊納二極管進行吸收。
    SOA失效(電流失效)
    是指電源在運行時,異常的大電流和電壓同時疊加在MOSFET上面,造成瞬時局部發熱而導致的破壞模式。或者是由于芯片與散熱器及封裝不能及時達到熱平衡導致熱積累,持續的發熱使溫度超過氧化層限制而導致的熱擊穿模式。
    SOA失效的預防措施
    1、確保在最差條件下,MOSFET所有功率限制條件均在SOA限制線以內。
    2、將OCP功能做到精確細致。在進行OCP點設計時,一般可能會取1.1-1.5倍電流余量居多,隨后根據IC的保護電壓,例如0.7V開始調試RSENSE電阻。
    3、合理的熱設計余量,例如加入散熱器。
    MOS管發熱分析
    MOS管發熱一般是由于超出安全區域引起發熱而導致的。
    發熱的原因一般是直流功率和瞬態功率兩種:
    直流功率
    1.導通電阻RDS(on)損耗,高溫時RDS(on)增大,導致一定電流下,功耗增加;
    2.由漏電流IDSS引起的損耗(和其他損耗相比較小);
    瞬態功率:
    1.外加單觸發脈沖;
    2.負載短路;
    3.開關損耗(接通、斷開) ,與溫度和工作頻率是相關的;
    4.內置二極管的trr損耗(上下橋臂短路損耗),與溫度和工作頻率是相關的;
    MOS管失效
    一般解決MOS管發熱問題,要判斷是否是以上原因造成,需要進行正確的測試去發現問題所在 。
    在進行開關電源測試中,可以用三用表測量控制電路其他器件的引腳電壓,重點在于用示波器測量相關的電壓波形。
    當判斷開關電源是否工作正常,例如電源的工作狀態,變壓器原邊和次級以及輸出反饋是否合理,開關MOS管是否工作正常,PWM控制器輸出端是否正常,包括脈沖的幅度和占空比是否正常,等等。
    解決的措施:
    改變柵極驅動電阻阻值,選擇合適的頻率,給予MOS管完全導通創造條件;
    選擇內阻更小的MOS管,使管子本身的壓降降低;
    合理選擇的散熱器。
    此外,常見的MOS管失效效應還有:
    體二極管失效
    在橋式、LLC等需要使用體二極管進行續流的拓撲結構中,由于體二極管(PN結)遭受破壞而導致的失效。
    預防方案:
    1.選用恢復時間較小的MOS管
    2.優化電路設計
    靜電失效
    當MOS管受到靜電放電時,會導致器件失效。
    預防方案:
    采用靜電保護電路來保護MOS管。
    柵極電壓失效
    由于柵極遭受異常電壓尖峰,而導致柵極柵氧層失效
    預防方案
    選擇合適的MOS管型號,或者采用過壓保護電路來保護MOS管。
    諧振失效
    在并聯使用的過程中,柵極及電路寄生參數導致震蕩引起的失效。
    預防方案
    1.PCB布線時,走線需要盡量短,尤其是MOS管驅動信號線;
    2.驅動回路中串聯電阻,以增大阻尼;
    3.采用補償電路來消除諧振效應。
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