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MOSFET在开关电源中常见的失效原因及解决办法
浏览: 发布日期:2018-12-19

  1:雪崩失效(电压失效),也就是我们常说的漏源间的BVdss电压超过MOSFET的额定电压,并且超过达到了一定的能力从而导致MOSFET失效。

  2:SOA失效(电流失效),既超出MOSFET安全工作区引起失效,分为Id超出器件规格失效以及Id过大,损耗过高器件长时间热积累而导致的失效。

  3:体二极管失效:在桥式、LLC等有用到体二极管进行续流的拓扑结构中,由于体二极管遭受而导致的失效。

  到底什么是雪崩失效呢,简单来说MOSFET在电源板上由于母线电压、变压器反射电压、漏感尖峰电压等等系统电压叠加在MOSFET漏源之间,导致的一种失效模式。简而言之就是由于就是MOSFET漏源极的电压超过其电压值并达到一定的能量限度而导致的一种常见的失效模式。

  可能我们经常要求器件生产厂家对我们电源板上的MOSFET进行失效分析,大多数厂家都仅仅给一个EAS.EOS之类的结论,那么到底我们怎么区分是否是雪崩失效呢,下面是一张经过雪崩测试失效的器件图,我们可以进行对比从而确定是否是雪崩失效。

  1:合理降额使用,目前行业内的降额一般选取80%-95%的降额,具体情况根据企业的保修条款及电关注点进行选取。

  SOA失效是指电源在运行时异常的大电流和电压同时叠加在MOSFET,造成瞬时局部发热而导致的模式。或者是芯片与散热器及封装不能及时达到热平衡导致热积累,持续的发热使温度超过氧化层而导致的热击穿模式。

  我们电源上的MOSFET,只要能器件处于区的范围内,就能有效的规避由于MOSFET而导致的电源失效问题的产生。

  1:确保在最差条件下,MOSFET的所有功率条件均在SOA线:将OCP功能一定要做精确细致。

  在进行OCP点设计时,一般可能会取1.1-1.5倍电流余量的工程师居多,然后就根据IC的电压比如0.7V开始调试RSENSE电阻。有些有经验的人会将检测延迟时间、CISS对OCP实际的影响考虑在内。但是此时有个更值得关注的参数,那就是MOSFET的Td(off)。它到底有什么影响呢,我们看下面FLYBACK电流波形图(图形不是太清楚,十分抱歉,双击放大观看)。

  从图中可以看出,电流波形在快到电流尖峰时,有个下跌,这个下跌点后又有一段的上升时间,这段时间其本质就是IC在检测到过流信号执行关断后,MOSFET本身也开始执行关断,但是由于器件本身的关断延迟,因此电流会有个二次上升平台,如果二次上升平台过大,那么在变压器余量设计不足时,就极有可能产生磁饱和的一个电流冲击或者电流超器件规格的一个失效。

  3:合理的热设计余量,这个就不多说了,各个企业都有自己的降额规范,严格执行就可以了,不行就加散热器。

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