อะไรคือสาเหตุของความร้อนใน MOSFET ของอินเวอร์เตอร์?

อินเวอร์เตอร์MOSFETทำงานแบบสวิตชิ่งและมีกระแสไหลผ่านท่อสูงมาก หากเลือกหลอดไม่ถูกต้อง แอมพลิจูดของแรงดันไฟขับไม่ใหญ่พอ หรือการกระจายความร้อนของวงจรไม่ดี อาจทำให้ MOSFET ร้อนขึ้นได้

 

1 ความร้อนของอินเวอร์เตอร์ MOSFET เป็นเรื่องร้ายแรง ควรคำนึงถึงการเลือก MOSFET

MOSFET ในอินเวอร์เตอร์ในสถานะสวิตชิ่ง โดยทั่วไปต้องใช้กระแสเดรนให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ความต้านทานออนมีค่าน้อยที่สุด ซึ่งสามารถลดแรงดันตกคร่อมของท่อได้ ซึ่งจะช่วยลดท่อตั้งแต่การบริโภค ช่วยลดความร้อน

ตรวจสอบคู่มือ MOSFET เราจะพบว่ายิ่งค่าความต้านทานไฟฟ้าของ MOSFET สูงเท่าใด ค่าความต้านทานออนก็จะยิ่งมากขึ้น และค่าที่มีกระแสเดรนสูงและค่าแรงดันไฟฟ้าทนของหลอดต่ำ ค่าความต้านทานออนโดยทั่วไปจะต่ำกว่าสิบ มิลลิโอห์ม

สมมติว่ากระแสโหลด 5A เราเลือกอินเวอร์เตอร์ที่ใช้กันทั่วไป MOSFET RU75N08R และค่าทนแรงดันไฟฟ้า 500V 840 ได้ กระแสเดรนอยู่ที่ 5A หรือมากกว่า แต่ค่าความต้านทานออนของทั้งสองหลอดแตกต่างกัน ให้ขับกระแสเดียวกัน ความแตกต่างของความร้อนมีมาก 75N08R on-resistance เพียง 0.008Ω ในขณะที่ on-resistance ของ 840 คือ 0.85Ω, เมื่อโหลดกระแสไหลผ่านหลอด 5A, 75N08R หลอดแรงดันไฟฟ้าเพียง 0.04V, at this time, MOSFET หลอดเชื้อเพลิงคือ เพียง 0.2W ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าของหลอด 840 ลดลงสูงสุด 4.25W การใช้หลอดจะสูงถึง 21.25W จากนี้จะเห็นได้ว่ายิ่งค่าความต้านทานออนของ MOSFET ของอินเวอร์เตอร์มีขนาดเล็กลงก็ยิ่งดี ค่าความต้านทานออนของท่อจะมีขนาดใหญ่ การใช้หลอดภายใต้กระแสไฟฟ้าสูง ค่าความต้านทานออนของ MOSFET ของอินเวอร์เตอร์จะมีน้อย เท่าที่จะทำได้

 

2 วงจรการขับขี่ของแอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าในการขับขี่ไม่ใหญ่พอ

MOSFET เป็นอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า หากต้องการลดการใช้ท่อ ลดความร้อนมอสเฟตแอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าของเกทไดรฟ์ควรมีขนาดใหญ่พอที่จะขับเคลื่อนขอบพัลส์ให้ชันและตรง คุณสามารถลดแรงดันตกของหลอด ลดการใช้หลอด

 

3 การกระจายความร้อนของ MOSFET ไม่ใช่สาเหตุที่ดี

อินเวอร์เตอร์มอสเฟตความร้อนเป็นเรื่องร้ายแรง เนื่องจากอินเวอร์เตอร์ MOSFET ใช้พลังงานมาก งานโดยทั่วไปจึงต้องใช้พื้นที่ภายนอกของฮีทซิงค์ที่ใหญ่เพียงพอ และฮีทซิงค์ภายนอกและ MOSFET ระหว่างฮีทซิงค์ควรจะสัมผัสกันอย่างใกล้ชิด (โดยทั่วไปจะต้องเคลือบด้วยจาระบีซิลิโคนนำความร้อน ) หากฮีทซิงค์ภายนอกมีขนาดเล็กลง หรือการสัมผัสกับฮีทซิงค์ของ MOSFET เองไม่ใกล้พอ อาจทำให้ท่อได้รับความร้อน

 

การให้ความร้อนของอินเวอร์เตอร์ MOSFET ร้ายแรง มีเหตุผลสี่ประการในการสรุป

การให้ความร้อนเล็กน้อยของ MOSFET เป็นปรากฏการณ์ปกติ แต่การให้ความร้อนอย่างร้ายแรง แม้จะนำไปสู่หลอดไหม้ มีสาเหตุสี่ประการต่อไปนี้:

 

1 ปัญหาของการออกแบบวงจร

ปล่อยให้ MOSFET ทำงานในสถานะการทำงานเชิงเส้น แทนที่จะอยู่ในสถานะวงจรสวิตชิ่ง นอกจากนี้ยังเป็นหนึ่งในสาเหตุของการให้ความร้อนแบบ MOSFET หาก N-MOS กำลังทำการสวิตชิ่ง แรงดันไฟฟ้าระดับ G จะต้องสูงกว่าแหล่งจ่ายไฟเล็กน้อยสองสาม V จึงจะเปิดได้เต็มที่ ในขณะที่ P-MOS จะอยู่ตรงกันข้าม เปิดไม่สุดและแรงดันตกคร่อมใหญ่เกินไป ส่งผลให้สิ้นเปลืองพลังงาน อิมพีแดนซ์ DC ที่เท่ากันจะมีขนาดใหญ่กว่า แรงดันตกคร่อมเพิ่มขึ้น ดังนั้น U * I ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน การสูญเสียหมายถึงความร้อน นี่เป็นข้อผิดพลาดที่หลีกเลี่ยงได้มากที่สุดในการออกแบบวงจร

 

2 ความถี่สูงเกินไป

สาเหตุหลักคือบางครั้งการแสวงหาปริมาตรมากเกินไป ส่งผลให้ความถี่เพิ่มขึ้น การสูญเสีย MOSFET ในขนาดใหญ่ ดังนั้นความร้อนจึงเพิ่มขึ้นด้วย

 

3 การออกแบบการระบายความร้อนไม่เพียงพอ

หากกระแสสูงเกินไป ค่ากระแสที่ระบุของ MOSFET มักจะต้องมีการกระจายความร้อนที่ดีเพื่อให้บรรลุ ดังนั้น ID จึงน้อยกว่ากระแสสูงสุด อาจทำให้ร้อนได้ไม่ดี และต้องมีตัวระบายความร้อนเสริมที่เพียงพอ

 

4 การเลือก MOSFET ไม่ถูกต้อง

การตัดสินกำลังที่ไม่ถูกต้อง ความต้านทานภายในของ MOSFET ยังไม่ได้รับการพิจารณาอย่างสมบูรณ์ ส่งผลให้ความต้านทานการสลับเพิ่มขึ้น