อะไรคือสาเหตุของการให้ความร้อน MOSFET ของอินเวอร์เตอร์?

MOSFET ของอินเวอร์เตอร์ทำงานในสถานะสวิตชิ่ง และกระแสที่ไหลผ่าน MOSFET นั้นสูงมาก หากเลือก MOSFET ไม่ถูกต้อง แอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าขับเคลื่อนไม่ใหญ่พอ หรือการกระจายความร้อนของวงจรไม่ดี อาจทำให้ MOSFET ร้อนขึ้นได้

 

1 ความร้อนอินเวอร์เตอร์ MOSFET เป็นเรื่องร้ายแรง ควรใส่ใจกับมอสเฟตการเลือก

MOSFET ในอินเวอร์เตอร์ในสถานะสวิตชิ่ง โดยทั่วไปต้องใช้กระแสเดรนให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ความต้านทานออนมีค่าน้อยที่สุด เพื่อให้คุณสามารถลดแรงดันไฟฟ้าอิ่มตัวของ MOSFET ได้ ซึ่งจะช่วยลด MOSFET ตั้งแต่การบริโภค ลด ความร้อน.

ตรวจสอบคู่มือ MOSFET เราจะพบว่ายิ่งค่าแรงดันไฟฟ้าทนต่อของ MOSFET สูงเท่าใด ค่าความต้านทานออนก็มากขึ้นเท่านั้น และค่าที่มีกระแสเดรนสูง ค่าแรงดันไฟฟ้าทนของ MOSFET ต่ำ ค่าความต้านทานออนโดยทั่วไปจะต่ำกว่าสิบ มิลลิโอห์ม

สมมติว่ากระแสโหลด 5A เราเลือกอินเวอร์เตอร์ที่ใช้กันทั่วไป MOSFETRU75N08R และค่าแรงดันไฟฟ้าทน 500V 840 ได้ กระแสเดรนอยู่ที่ 5A หรือมากกว่า แต่ค่าความต้านทานออนของ MOSFET สองตัวต่างกัน ให้ขับกระแสเท่ากัน ความแตกต่างของความร้อนมีมาก ความต้านทานออน 75N08R มีค่าเพียง 0.008Ω ในขณะที่ค่าความต้านทานออน 840 ค่าความต้านทานออน 75N08R มีค่าเพียง 0.008Ω ในขณะที่ค่าความต้านทานออน 840 คือ 0.85Ω เมื่อกระแสโหลดที่ไหลผ่าน MOSFET คือ 5A แรงดันตกของ MOSFET ของ 75N08R จะอยู่ที่ 0.04V เท่านั้น และการสิ้นเปลือง MOSFET ของ MOSFET อยู่ที่ 0.2W เท่านั้น ในขณะที่แรงดันตกของ MOSFET ของ 840 สามารถสูงถึง 4.25W และการสิ้นเปลืองพลังงาน ของ MOSFET สูงถึง 21.25W. จากนี้จะเห็นได้ว่าค่าความต้านทานออนของ MOSFET นั้นแตกต่างจากค่าความต้านทานออนของ 75N08R และการสร้างความร้อนนั้นแตกต่างกันมาก ยิ่งค่าความต้านทานออนของ MOSFET มีค่าน้อยเท่าใด ค่าความต้านทานออนของ MOSFET ก็ยิ่งดีเท่านั้น หลอด MOSFET ภายใต้การสิ้นเปลืองกระแสไฟสูงจะมีขนาดค่อนข้างใหญ่

 

2 วงจรการขับขี่ของแอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าในการขับขี่ไม่ใหญ่พอ

MOSFET เป็นอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า หากคุณต้องการลดการใช้หลอด MOSFET เพื่อลดความร้อน แอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าของเกตไดรฟ์ MOSFET ควรมีขนาดใหญ่พอ ขับขอบพัลส์ให้สูงชัน สามารถลดมอสเฟตแรงดันไฟฟ้าของหลอดลดลง ลดการใช้หลอด MOSFET

 

3 การกระจายความร้อนของ MOSFET ไม่ใช่สาเหตุที่ดี

การให้ความร้อนของอินเวอร์เตอร์ MOSFET เป็นเรื่องร้ายแรง เนื่องจากการใช้ท่ออินเวอร์เตอร์ MOSFET มีขนาดใหญ่ โดยทั่วไปงานจึงต้องใช้พื้นที่ภายนอกของแผงระบายความร้อนที่ใหญ่เพียงพอ และแผงระบายความร้อนภายนอกและ MOSFET ระหว่างแผงระบายความร้อนควรจะสัมผัสกันอย่างใกล้ชิด (โดยทั่วไปต้องเคลือบด้วยตัวนำความร้อน จาระบีซิลิโคน) หากตัวระบายความร้อนภายนอกมีขนาดเล็กลง หรือโดยที่ MOSFET เองไม่ได้อยู่ใกล้กับหน้าสัมผัสของตัวระบายความร้อน อาจทำให้เกิดความร้อนของ MOSFET ได้

การให้ความร้อนของอินเวอร์เตอร์ MOSFET ร้ายแรง มีเหตุผลสี่ประการในการสรุป

การให้ความร้อนเล็กน้อยของ MOSFET เป็นปรากฏการณ์ปกติ แต่การให้ความร้อนนั้นร้ายแรง และถึงขั้นนำไปสู่การเผา MOSFET มีเหตุผลสี่ประการต่อไปนี้:

 

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

สาเหตุหลักคือบางครั้งการแสวงหาปริมาณมากเกินไปส่งผลให้ความถี่เพิ่มขึ้นมอสเฟตสูญเสียไปมากความร้อนก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

 

3 การออกแบบการระบายความร้อนไม่เพียงพอ

หากกระแสสูงเกินไป ค่ากระแสที่ระบุของ MOSFET มักจะต้องมีการกระจายความร้อนที่ดีเพื่อให้บรรลุ ดังนั้น ID จึงน้อยกว่ากระแสสูงสุด อาจทำให้ร้อนได้ไม่ดี และต้องมีตัวระบายความร้อนเสริมที่เพียงพอ

 

4 การเลือก MOSFET ไม่ถูกต้อง

การตัดสินกำลังที่ไม่ถูกต้อง ความต้านทานภายในของ MOSFET ยังไม่ได้รับการพิจารณาอย่างสมบูรณ์ ส่งผลให้ความต้านทานการสลับเพิ่มขึ้น