MOS管是金属(metal)—氧化物(oxide)—半导体(semiconductor)晶体管或金属绝缘体的场效应(insulator)—半导体。MOS管的source和drain可以对调,都在P型backgate中形成的N型区。大多数情况下,这两个区域是一样的,即使两端对调也不会影响设备的性能。这种设备被认为是对称的。
目前,消费电子电源适配器产品在市场应用中排名第一。MOS计算机主板在管道应用领域排名第二,NB、计算机类适配器、LCD随着国情的发展,计算机主板、计算机适配器等产品,LCD显示器对MOS对管道的需求超过了消费电子电源适配器。
第三是网络通信、工业控制、汽车电子和电力设备领域。这些产品适用于MOS管道的需求也很大,尤其是现在汽车电子MOS管的需求直追消费类电子了。
下面对MOS故障原因总结如下六点,然后分析1、2的重点:
1:雪崩失效(电压失效),也就是我们常说的漏源BVdss电压超过MOSFET额定电压超过一定能力MOSFET失效。
2:SOA失效(电流失效)MOSFET安全工作区域失效分为Id超出设备规格的故障和超出设备规格的故障Id过大,器件长期热积累造成的损耗过高。
3:体二极管故障:桥式,LLC在有用于体二极管续流的拓扑结构中,体二极管因损坏而失效。
4:谐振失效:并联使用过程中,格栅极和电路寄生参数引起振荡失效。
5:静电故障:秋冬季节,人体和设备静电引起的设备故障。
6:格栅极电压故障:格栅极氧层因格栅极受到异常电压尖峰而故障。
雪崩故障分析(电压故障)
什么是雪崩失效?简单来说,MOSFET由于母线电压、变压器反射电压、泄漏尖峰电压等系统电压叠加在电源板上MOSFET漏源之间的故障模式。简而言之,这是因为MOSFET一种常见的故障模式规定的电压值,并达到一定的能量限度。
下图为雪崩测试等效原理图,作为电源工程师可以简单了解。
也许我们经常要求设备制造商给我们的电源板MOSFET大多数制造商只给出一个故障分析EAS.EOS这样的结论,那么我们如何区分雪崩是否失效呢?以下是雪崩测试失备图。我们可以比较它,以确定它是否失效。
防止雪崩失效的措施
雪崩失效归根结底是电压失效,所以要防止我们专注于电压。具体可参考以下方法。
1:合理降额使用。目前行业降额一般为80%-95%,具体情况根据企业保修条款和电路关注点选择。
2:变压器反射电压合理。
3:合理的RCD及TVS吸收电路设计。
4:大电流布线尽量采用粗短布局结构,尽量减少布线寄生电感。
5:选择合理的栅极电阻Rg。
6:可根据需要适当添加大功率电源RC吸收减震器或齐纳二极管。
SOA故障(电流故障)
简单说第二点,SOA失效
SOA故障是指电源在运行过程中同时叠加异常大电流和电压MOSFET以上是由瞬时局部发热引起的损坏模式。或芯片、散热器和包装不能及时达到热平衡,导致热积累,持续加热使温度超过氧化层限制。
关于SOA各线的参数限值可参考下图。
1:限于最大额定电流和脉冲电流
2:受最大节温限制RDSON。
3:受限于器件最大的耗散功率。
4:受限于最大单个脉冲电流。
5:击穿电压BVDSS限制区
我们电源上的MOSFET,只要能量设备保证在上述限制区内,就可以有效避免,因为MOSFET电源故障问题的发生。
这是非典型的SOA由于去过铝,导致失效的解刨图可能看起来不那么直接,请参考。
SOA失效预防措施:
1:确保在最差条件下,MOSFET所有功率限制都在SOA限制线内。
2:将OCP功能必须准确细致。
在进行OCP点设计时,一般可以取1.1-1.大多数工程师有5倍的电流余量,然后根据IC保护电压如0.7V开始调试RSENSE电阻。一些有经验的人会延迟检测,CISS对OCP考虑到实际影响。但此时有一个更值得注意的参数,那就是MOSFET的Td(off)。它的影响是什么?让我们看看下面FLYBACK电流波形图(图形不太清晰,很抱歉,建议双击放大观看)。
从图中可以看出,当电流波形接近电流峰值时,会有下降,下降点后会有上升时间。这段时间的本质是IC检测到流信号执行关断后,MOSFET它本身也开始关闭,但由于设备本身的关闭延迟,电流将有一个二次上升平台。如果二次上升平台太大,当变压器余量设计不足时,很可能会产生电流冲击或电流超过设备规格。
3:合理的热设计余量,这个就不多说了,每个企业都有自己的额规范,可以严格执行。如果热器。