逆變器的場(chǎng)效應(yīng)管工作于開關(guān)狀態(tài),并且流過管子的電流很大,若管子選型不合適、驅(qū)動(dòng)電壓幅度不夠大或電路的散熱不好,皆可導(dǎo)致場(chǎng)效應(yīng)管發(fā)熱。
1、場(chǎng)效應(yīng)管的選型不合適
逆變器中的場(chǎng)效應(yīng)管工作于開關(guān)狀態(tài),一般要求其漏極電流盡可能的大一些,導(dǎo)通電阻盡可能的小一些,這樣可以減小管子的飽和壓降,從而降低管耗,減小發(fā)熱量。
查閱場(chǎng)效應(yīng)管手冊(cè),我們會(huì)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)效應(yīng)管的耐壓值越高,其導(dǎo)通電阻就越大,而那些漏極電流大、耐壓值低的管子,它們的導(dǎo)通電阻一般都在數(shù)十毫歐以下。
假設(shè)圖1中的負(fù)載電流為5A,我們選用逆變器常用的場(chǎng)效應(yīng)管RU75N08R(見上圖)和耐壓值為500V的IRF840皆可,它們的漏極電流皆>5A,但兩個(gè)管子的導(dǎo)通電阻不同,驅(qū)動(dòng)相同的電流,它們的發(fā)熱量相差很大。RY75N08R的導(dǎo)通電阻只有0.008Ω,而IRF840的導(dǎo)通電阻為0.85Ω,在流過管子的負(fù)載電流皆為5A時(shí),RY75N08R的管壓降只有0.04V,此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管的管耗僅有0.2W,而IRF840的管壓降可達(dá)4.25W,管耗高達(dá)21.25W。由此可見,逆變器的場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻越小越好,導(dǎo)通電阻大的管子,在大電流下管耗相當(dāng)大。
2、驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)電壓幅度不夠大
場(chǎng)效應(yīng)管是一種電壓控制器件,若想降低管耗,減小發(fā)熱量,場(chǎng)效應(yīng)管柵極的驅(qū)動(dòng)電壓的幅度應(yīng)足夠大,并且驅(qū)動(dòng)脈沖的邊沿要陡直,這樣皆可以減小管壓降,降低管耗。
3、場(chǎng)效應(yīng)管散熱不好
由于逆變器的場(chǎng)效應(yīng)管管耗較大,工作時(shí)一般要求要外接面積足夠大的散熱片,并且外接散熱片與場(chǎng)效應(yīng)管自身散熱片之間應(yīng)緊密接觸(一般要求涂抹導(dǎo)熱硅脂),若外接散熱片較小或與場(chǎng)效應(yīng)管自身散熱片接觸不夠緊密,皆可導(dǎo)致管子發(fā)熱。通常情況下逆變器內(nèi)部散熱的方式為以下幾點(diǎn):
1)自然散熱,根據(jù)散熱窗口自然冷卻,適合小功率;
2)強(qiáng)制風(fēng)冷,裝散熱風(fēng)扇來進(jìn)行風(fēng)冷散熱,適合中功率;
3)強(qiáng)制液冷(包括水冷和油冷),適合于大功率。
選擇好散熱的方法就可以了。
4、電路設(shè)計(jì)的問題
讓MOS管工作在線性的工作狀態(tài),而不是在開關(guān)電路狀態(tài)。它也是導(dǎo)致MOS管發(fā)熱的原因之一。若N-MOS做開關(guān),G級(jí)電壓要比電源高幾V,才能完全導(dǎo)通,而P-MOS則相反。沒有完全打開而壓降過大造成功率消耗,等效直流阻抗比較大,壓降增大,因此U*I也增大,損耗就意味著發(fā)熱。這是設(shè)計(jì)電路中最忌諱的錯(cuò)誤。
5、頻率過高
主要原因是有時(shí)過度追求體積,導(dǎo)致頻率提高,MOS管上的損耗大了,因此發(fā)熱也加大了。
場(chǎng)效應(yīng)管發(fā)熱的解決方法
1、多鋪銅,增加散熱過孔。
2、貼散熱膠。通常采用散熱器加導(dǎo)熱硅膠的設(shè)計(jì)直接接觸散熱,如果MOS管外殼不能接地,可以采用絕緣墊片隔離后再用導(dǎo)熱硅脂散熱。也可以選用硅膠片,硅膠覆蓋MOS管,除了散熱還可以起到防止靜電損壞的作用。
3、重新設(shè)計(jì)電路,讓每個(gè)發(fā)熱體都能很好的散熱。