功率MOS管烧毁的原因米勒效应

1、欧阳家百创编mos在控制器电路中的工作状态： 开通过程（由截止到导通的过渡过 程）、导通状态、关断过程（由导通 到截止的过渡过程）、截止状态。欧阳家百（2021.03. 07）Mos主要损耗也对应这几个状态，开关损耗（开通过程和关断过 程）， 导通损耗，截止损耗（漏电流引起的，这个忽略不计），还有 雪崩能量损 耗。只要把这些损耗控制在 mos承受规格之内，mos即 会正常工作，超 出承受范围，即发生损坏。而开关损耗往往大于导通状态损耗（不同mos 这个差距可能很大。Mos损坏主要原因：过流一-持续大电流或瞬间超大电流引起的结温过高而烧毁；过压-源漏过压击穿、源栅极过压击穿；静电- 静电击穿。C

2、MOS电路者B怕静电；Mos开关原理（简要）。Mos是电压驱动型器件，只要栅极和源级 间给 一个适当电压，源级和漏级间通路就形成。这个电流通路的电 阻被成为 mos内阻，就是导通电阻o这个内阻大小基本欧阳家口创编 决定了 mos芯片能承受的最大导通电流（当然和其它因素有关，最 有关 的是热阻）。内阻越小承受电流越大（因为发热小）。Mos问题远没这么简单，麻烦在它的栅极和源级间，源级和漏级间 ，栅极 和漏级间内部都有等效电容。所以给栅极电压的过程就是给电 容充电的 过程（电容电压不能突变），所以 mos源级和漏级间由截 止到导通的开 通过程受栅极电容的充电过程制约。然而，这三个等效电容是构成串并

3、联组合关系，它们相互影响，并 不杲 独立的，如果独立的就很简单了。其中一个关键电容就是栅极和漏级间的电容Cgd,这个电容业界称为米勒电容。这个电容不杲 恒定的，随栅极 和漏级间电压变化而迅速变化。这个米勒电容是栅极和源级电容充电的绊脚石，因为栅极给栅-源电容Cgs充电达到一个平台后，栅极的充电电 流必须给米勒电容Cgd充电，这时栅极和 源级间电压不再升高，达到一 个平台，这个是米勒平台（米勒平台 就杲给Cgd充电的过程），米勒平 台大家首先想到的麻烦就是米勒 振荡。（即，栅极先给Cgs充电，到达 一定平台后再给Cgd充电）因为这个时候源级和漏级间电压迅速变化，内部电容相应迅速充放电，这些电流脉

4、冲会导致 mos寄生电感产生很大感抗，这里面就有 电容，电 感，电阻组成震荡电路（能形成 2个回路），并且电流脉 冲越强频率越 高震荡幅度越大。所以最关键的问题就杲这个米勒平 台如何过渡。Gs极加电容，减慢mos管导通时间，有助于减小米勒振荡。防止欧阳家百创编mos管烧毁但会过快的充电会导致激烈的米勒震荡，但过慢的充电虽减小了震荡, 延长开关从而增加开关损耗。Mos开通过程源级和漏级间等效 电阻相当 于从无穷大电阻到阻值很小的导通内阻（导通内阻一般低 压mos只有几 毫欧姆）的一个转变过程。比如一个mos最大电流100a,电池电压96v,在 开通过程中，有那么一瞬间（刚进入米勒 平台时）mos

5、发热功率是P二 V*I （此时电流已达最大，负载尚未跑起 来，所有的功率都降落在 MOS 管上），P=96*100=9600w!这时它发热功率最大，然后发热功率迅速降低直到 完全 导通时功率变成100*100*0.003=30w （这里假设这个 mos导通 内阻3毫 欧姆）。开关过程中这个发热功率变化是惊人的。如果开通时间慢，意味着发热从 9600w到30w过渡的慢，mos结温 会升 高的厉害。所以开关越慢，结温越高，容易烧 mos。为了不烧 mos,只能 降低mos限流或者降低电池电压，比如给它限制 50a或 电压降低一半成 48v,这样开关发热损耗也降低了一半。不烧管子了。这也是高压控容易

6、烧 管子原因，高压控制器和低压的只有开关损耗不一样（开关损耗和电池端电压基本成正比，假设限流一样），导通损耗完全受mos内阻决定，和 电池电压没任何关系。其实整个mos开通过程非常复杂。里变量太多。总之就是开关慢不容易米勒震荡，但开关损耗大，管子发热大，开关速度 m理论上 开关损耗 低（只要能有效抑制米勒震荡），但是往往米勒震荡很厉 欧阳家百创编害（如果米勒震荡很严重，可能在米勒平台就烧管子了），反而开 关损 耗也大，并且上臂mos震荡更有可能引起下臂 mos误导通，形 成上下臂 短路。所以这个很考验设计师的驱动电路布线和主回路布 线技能。最终 就杲找个平衡点（一般开通过程不超过lus） o开

7、通损耗这个最简单，只 和导通电阻成正比，想大电流低损耗找内阻低的。下贿介绍下对普通用户实用点的。Mos挑选的重要参数简要说明。以 datashee烽例说明。栅极电荷。Qgs, QgdQgs:指的是栅极从Ov充电到对应电流米勒平台时总充入电荷（实际 电 流不同，这个平台高度不同，电流越大，平台越高，这个值越大）。 这个 阶段是给Cgs充电（也相当于Ciss输入电容）。Qgd:指的是整个米勒平台的总充电电荷 （在这称为米勒电荷）。这 个过 程给Cgd （Crss这个电容随着gd电压不同迅速变化）充电。下痛是型号stp75nf75.我们普通75管Qgs是27nc, Qgd是47nco结合它的充电曲线

8、。进入平台前给Cgs充电 总电荷Qgs 27nc,平台米勒电荷Qgd 47nco而在开关过冲中，mos主要发热区间杲粗红色标注的阶段。从 Vgs欧阳家白创编 开女台超过阈值电压，到米勒平台结束是主要发热区间。其中米勒平 台 结束后mos基本完全打开这时损耗是基本导通损耗 （mos内阻越 低损耗 越低）。阈值电压前，mos没有打开，几乎没损耗（只有漏电 流引起的一 点损耗）。其中又以红色拐弯地方损耗最大 （Qgs充电将近结束，快到米 勒平台和刚进入米勒平台这个过程发热功率最大 （更粗线表示）。所以一定充电电流下，红色标注区间总电荷小的管子会很 4央度过， 这 样发热区间时间就短，总发热量就低。所以理论上选择 Qgs和Qgd /J的 mos管能快速度过开关区。导通内阻。Rds （on） o这个耐压一定情况下是越低越好。不过不同 厂家 标的内阻是有不同测试条件的。测试条件不同，内阻测量值会不一样。同一管子，温度越高内阻越大（这是硅半导体材料在mos制造工艺的特性，改变不了，能稍改善）。所以大电流测试内阻会 增大（大电流下结温 会显著升高），小电流或脉冲电流测试，内阻 降低（因为结温没有大幅 升高，