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buck電路MOSFET發(fā)熱

新手,有請(qǐng)各路大神幫忙分析一下這個(gè)問(wèn)題,謝謝!

最近做了一個(gè)雙mosfet開關(guān)的buck電路,輸入電壓約8V,輸出3.3V,使用的驅(qū)動(dòng)芯片(LTC3869,不知道有我沒(méi)有人用過(guò)?)驅(qū)動(dòng)電平是5V,mos管的開啟電壓是1V,按mos管的資料上說(shuō)5V的導(dǎo)通電阻大概只有6mΩ,使用的電感是1.5uH內(nèi)阻約8.5mΩ,現(xiàn)在輸出10A的電流發(fā)現(xiàn)top mos管超燙,bottom mos管也是,芯片還好,電感也超燙,量了一下都有六七十度了,電感燙可能是封裝太小,內(nèi)阻高的原因,但是mos管不應(yīng)該這么燙,mos管的波形都很好看,沒(méi)有太大的尖峰,波形也還穩(wěn)定。做過(guò)如下實(shí)驗(yàn):

1,更換了很多MOS管(特地找了一些5V的時(shí)候?qū)娮杼貏e小的mos管),發(fā)現(xiàn)效果沒(méi)有太多改善,只有更燙,沒(méi)有降溫的

2,飛離電感,防止電感傳熱,mos管仍然超級(jí)燙,說(shuō)明mos管卻是發(fā)熱

3,降低輸出電流,mos管溫度有一定的下降,

按照理論計(jì)算,輸出10A的電流,top mos管的平均電流不超過(guò)5A,理論損耗不過(guò)150mW,加上開關(guān)損耗(空載的時(shí)候開關(guān)發(fā)現(xiàn)mos管溫度并不高,40多度算最高的了),也不應(yīng)該有這么燙。還有可能就是他的導(dǎo)通電阻可能不止6mΩ,但是使用芯片推薦的mos管仍然很燙。

各位做過(guò)buck電源的指點(diǎn)一下,看看可能是哪方面的原因。

下面是我取的一些波形,這里輸出時(shí)1V8的波形,他也很燙。

     

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2012-05-16 14:50

電感有六七十度,那MOS管呢?有多少度?MOS管有個(gè)100度都算是正常的。

上原理圖看看

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06007507
LV.3
3
2012-05-16 16:12
@edie87@163.com
電感有六七十度,那MOS管呢?有多少度?MOS管有個(gè)100度都算是正常的。上原理圖看看

終于有人回復(fù)了,謝謝!剛剛才上網(wǎng)看到,不好意思!

我寫的不太好,我那個(gè)是雙關(guān)語(yǔ)句,mos管也有那六七十度,這是我的原理圖:

 

電感上面的那些 是電流感應(yīng)電路,可以不管。

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06007507
LV.3
4
2012-05-16 16:15
@edie87@163.com
電感有六七十度,那MOS管呢?有多少度?MOS管有個(gè)100度都算是正常的。上原理圖看看
mos管100度都正常?這也太夸張了吧,我看別人做的模塊mos管沒(méi)那么燙啊。這一熱效率就降下來(lái)了。mos管燙手肯定就不正常了,雖然不是軟開關(guān)。
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06007507
LV.3
5
2012-05-16 16:20

我還做了一個(gè)實(shí)驗(yàn):

就是利用現(xiàn)有的mos管在gate腳為5V的情況下,通入7A以上的電流,mos管一點(diǎn)也不熱,說(shuō)明應(yīng)該不是導(dǎo)通損耗,這個(gè)能說(shuō)明問(wèn)題嗎?

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2012-05-16 17:06
@06007507
mos管100度都正常?這也太夸張了吧,我看別人做的模塊mos管沒(méi)那么燙啊。這一熱效率就降下來(lái)了。mos管燙手肯定就不正常了,雖然不是軟開關(guān)。

你看一下MOS管的驅(qū)動(dòng)波形及Vds波形,如果這兩項(xiàng)都是好的,沒(méi)什么振蕩,沒(méi)什么抖動(dòng),工作頻率、占空比是你設(shè)置的值,就可以認(rèn)為工作是正常的,

70度的溫度真的是很正常。你的輸入輸出條件是怎樣的?

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maxiaohu
LV.4
7
2012-05-16 20:58
@06007507
我還做了一個(gè)實(shí)驗(yàn):就是利用現(xiàn)有的mos管在gate腳為5V的情況下,通入7A以上的電流,mos管一點(diǎn)也不熱,說(shuō)明應(yīng)該不是導(dǎo)通損耗,這個(gè)能說(shuō)明問(wèn)題嗎?

還得查你的驅(qū)動(dòng),還有你的布線也得查一下

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2012-05-16 21:34
@06007507
我還做了一個(gè)實(shí)驗(yàn):就是利用現(xiàn)有的mos管在gate腳為5V的情況下,通入7A以上的電流,mos管一點(diǎn)也不熱,說(shuō)明應(yīng)該不是導(dǎo)通損耗,這個(gè)能說(shuō)明問(wèn)題嗎?

既然是同步整流的BUCK電路,那有可能是管子共通造成的發(fā)燙.可能是開\關(guān)延時(shí)較長(zhǎng),死區(qū)時(shí)間不夠,造成的...

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06007507
LV.3
9
2012-05-17 09:27
@edie87@163.com
你看一下MOS管的驅(qū)動(dòng)波形及Vds波形,如果這兩項(xiàng)都是好的,沒(méi)什么振蕩,沒(méi)什么抖動(dòng),工作頻率、占空比是你設(shè)置的值,就可以認(rèn)為工作是正常的,70度的溫度真的是很正常。你的輸入輸出條件是怎樣的?

驅(qū)動(dòng)波形就是上圖的gate腳波形,頻率大約400KHz,我的輸入是一個(gè)8V的恒壓源,輸出就是3.3V最大10A,或者通過(guò)調(diào)節(jié)反饋電阻可以隨意設(shè)定輸出電壓。你說(shuō)的mos管熱是正常的你做過(guò)嗎?你的輸出電壓和功率、效率是多少?這么熱,效率肯定上不了90%,那就不算合格。

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06007507
LV.3
10
2012-05-17 09:30

不知道各位高手在做這種buck電路時(shí)mos管的溫度是多少,什么條件下測(cè)得的?求分享,謝謝!

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06007507
LV.3
11
2012-05-17 09:31
@maxiaohu
還得查你的驅(qū)動(dòng),還有你的布線也得查一下
驅(qū)動(dòng)是芯片輸出可以直接驅(qū)動(dòng),布線這個(gè)就算有問(wèn)題也是硬傷,不好改啊。
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06007507
LV.3
12
2012-05-17 10:32
@貼片機(jī)
既然是同步整流的BUCK電路,那有可能是管子共通造成的發(fā)燙.可能是開\關(guān)延時(shí)較長(zhǎng),死區(qū)時(shí)間不夠,造成的...
關(guān)鍵是這個(gè)芯片的內(nèi)置死亡時(shí)間是固定,沒(méi)有外部調(diào)節(jié)。
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2012-05-17 13:18
@06007507
關(guān)鍵是這個(gè)芯片的內(nèi)置死亡時(shí)間是固定,沒(méi)有外部調(diào)節(jié)。
那就只有從驅(qū)動(dòng)和線路走線下手.先用示波器看看上下兩管是否有共通的現(xiàn)象...
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06007507
LV.3
14
2012-05-17 14:05
@貼片機(jī)
那就只有從驅(qū)動(dòng)和線路走線下手.先用示波器看看上下兩管是否有共通的現(xiàn)象...

你說(shuō)的這種共通是那種不會(huì)短路的共通?

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06007507
LV.3
15
2012-05-17 15:06
@貼片機(jī)
那就只有從驅(qū)動(dòng)和線路走線下手.先用示波器看看上下兩管是否有共通的現(xiàn)象...

 

這是驅(qū)動(dòng)電平,有很明顯的死區(qū)間隔,應(yīng)該不是同時(shí)導(dǎo)通

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06007507
LV.3
16
2012-05-19 11:01

還有電感的溫度也超高,燙的手都不能碰。

我發(fā)現(xiàn)我在空載的時(shí)候電路一切正常,什么都不熱,但是只要加一點(diǎn)點(diǎn)負(fù)載立馬就燙起來(lái)了,連板子的PCB的都燙。這款電源打算做無(wú)風(fēng)扇的,不知道是不是沒(méi)經(jīng)驗(yàn),我是不是想的太天真,還是技術(shù)不夠。

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xxldhxx
LV.4
17
2012-05-20 22:53

首先說(shuō)明下,我是個(gè)業(yè)余愛好者,就是愛玩這個(gè).其次要說(shuō)明上您給的電路圖太簡(jiǎn)單了,發(fā)燙的原因不在MOS管和電感上,如果您設(shè)計(jì)時(shí)電感計(jì)算正確的話,那么多數(shù)在驅(qū)動(dòng)電路上有問(wèn)題.MOS管導(dǎo)通是需要時(shí)間的,您有計(jì)算過(guò)MOS管由于始導(dǎo)通到完全導(dǎo)通的時(shí)間么,這個(gè)時(shí)間MOS管電阻遠(yuǎn)大于幾毫歐的,此時(shí)是開關(guān)管損耗最大的時(shí)候.其次是電感過(guò)小也會(huì)產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題.您可以測(cè)試下電感在帶載時(shí)的瞬時(shí)最大電流.

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06007507
LV.3
18
2012-05-21 10:43
@xxldhxx
首先說(shuō)明下,我是個(gè)業(yè)余愛好者,就是愛玩這個(gè).其次要說(shuō)明上您給的電路圖太簡(jiǎn)單了,發(fā)燙的原因不在MOS管和電感上,如果您設(shè)計(jì)時(shí)電感計(jì)算正確的話,那么多數(shù)在驅(qū)動(dòng)電路上有問(wèn)題.MOS管導(dǎo)通是需要時(shí)間的,您有計(jì)算過(guò)MOS管由于始導(dǎo)通到完全導(dǎo)通的時(shí)間么,這個(gè)時(shí)間MOS管電阻遠(yuǎn)大于幾毫歐的,此時(shí)是開關(guān)管損耗最大的時(shí)候.其次是電感過(guò)小也會(huì)產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題.您可以測(cè)試下電感在帶載時(shí)的瞬時(shí)最大電流.

謝謝您的建議!我也認(rèn)為是mosfet開關(guān)的時(shí)候帶來(lái)了巨大的損耗。

原理圖就是還差一個(gè)芯片,LTC3869, 他是直接輸出驅(qū)動(dòng)PWM波,如下圖: 

芯片管腳上的TG,BG就是top gate 和bottom gate的驅(qū)動(dòng),芯片資料上說(shuō)是可以直接拿來(lái)驅(qū)動(dòng)的。

至于這個(gè)開啟時(shí)間的損耗,對(duì),我確實(shí)該算一算。

還有,我沒(méi)有電感上的瞬間電流如何測(cè)量,只有示波器,沒(méi)有電流計(jì)可以嗎?

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xxldhxx
LV.4
19
2012-05-21 19:48
@06007507
謝謝您的建議!我也認(rèn)為是mosfet開關(guān)的時(shí)候帶來(lái)了巨大的損耗。原理圖就是還差一個(gè)芯片,LTC3869,他是直接輸出驅(qū)動(dòng)PWM波,如下圖:[圖片] 芯片管腳上的TG,BG就是topgate和bottomgate的驅(qū)動(dòng),芯片資料上說(shuō)是可以直接拿來(lái)驅(qū)動(dòng)的。至于這個(gè)開啟時(shí)間的損耗,對(duì),我確實(shí)該算一算。還有,我沒(méi)有電感上的瞬間電流如何測(cè)量,只有示波器,沒(méi)有電流計(jì)可以嗎?

在電感一側(cè)串上一只0.1歐的電阻,用示波器測(cè)電壓呀.也可以在輸入端只接接上一只0.1的電阻,測(cè)上面的電壓.可以比較近似的得到結(jié)果.

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xxldhxx
LV.4
20
2012-05-21 19:51
@06007507
謝謝您的建議!我也認(rèn)為是mosfet開關(guān)的時(shí)候帶來(lái)了巨大的損耗。原理圖就是還差一個(gè)芯片,LTC3869,他是直接輸出驅(qū)動(dòng)PWM波,如下圖:[圖片] 芯片管腳上的TG,BG就是topgate和bottomgate的驅(qū)動(dòng),芯片資料上說(shuō)是可以直接拿來(lái)驅(qū)動(dòng)的。至于這個(gè)開啟時(shí)間的損耗,對(duì),我確實(shí)該算一算。還有,我沒(méi)有電感上的瞬間電流如何測(cè)量,只有示波器,沒(méi)有電流計(jì)可以嗎?

你查下該芯片的驅(qū)動(dòng)電流及最大驅(qū)動(dòng)電壓,再算下MOS開啟時(shí)間.

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06007507
LV.3
21
2012-05-22 09:56
@xxldhxx
你查下該芯片的驅(qū)動(dòng)電流及最大驅(qū)動(dòng)電壓,再算下MOS開啟時(shí)間.

我看了電感左側(cè)的電壓的波形,他從0V上升到我的輸入電壓8V所用的時(shí)間大概是25ns,說(shuō)明上管導(dǎo)通的時(shí)間為25ns,很快,消耗的能量最大就是25ns*4V*10A=1uW,幾乎不算啊。

芯片資料上的知識(shí)理論值,實(shí)際波形才是他真正的工作狀態(tài)。

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06007507
LV.3
22
2012-05-22 10:03
@xxldhxx
在電感一側(cè)串上一只0.1歐的電阻,用示波器測(cè)電壓呀.也可以在輸入端只接接上一只0.1的電阻,測(cè)上面的電壓.可以比較近似的得到結(jié)果.

關(guān)鍵是從哪兒找個(gè)0.1Ω那么精確的大的功率電阻???我自己繞個(gè)一也測(cè)不準(zhǔn),可不可以看電感上的電壓除以電感的等效DCR啊?應(yīng)該也沒(méi)錯(cuò)吧。你看一下我上面的lx的波形,他是電感左側(cè)的電壓,沒(méi)有任何尖峰,基本上說(shuō)明應(yīng)該沒(méi)啥太大尖峰電流。

你做過(guò)buck電源嗎?你的mosfet和電感感覺怎么樣,在10A或者更好的電流的情況下。

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xxldhxx
LV.4
23
2012-05-22 20:16
@06007507
我看了電感左側(cè)的電壓的波形,他從0V上升到我的輸入電壓8V所用的時(shí)間大概是25ns,說(shuō)明上管導(dǎo)通的時(shí)間為25ns,很快,消耗的能量最大就是25ns*4V*10A=1uW,幾乎不算啊。芯片資料上的知識(shí)理論值,實(shí)際波形才是他真正的工作狀態(tài)。

我用過(guò)IRFR1205,44A的mos實(shí)際工作電流為18A,工作很正常.首先說(shuō)明,電壓上升時(shí)間不是電感電流時(shí)間,同時(shí)上升時(shí)間也不是內(nèi)阻達(dá)到最佳的時(shí)間.電感達(dá)到最大電流時(shí)是MOS管關(guān)閉時(shí)間,此時(shí)電流最大,電壓沖擊最大,接近您輸入電壓的二倍或更多,看您的電路情況了.從圖上看您關(guān)閉的時(shí)間遠(yuǎn)大于開啟時(shí)間,我懷疑您的電感太小了,計(jì)算有誤,導(dǎo)致終止時(shí)電流太大,因而在開啟和終止時(shí)功率損失大,導(dǎo)致發(fā)熱.你要以試著增大電感試下,應(yīng)該有所好轉(zhuǎn),換下10-22uH的電感試下.如果有所好轉(zhuǎn),那么您要對(duì)電路重計(jì)算下,看下情況.

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06007507
LV.3
24
2012-05-23 10:49
@xxldhxx
我用過(guò)IRFR1205,44A的mos實(shí)際工作電流為18A,工作很正常.首先說(shuō)明,電壓上升時(shí)間不是電感電流時(shí)間,同時(shí)上升時(shí)間也不是內(nèi)阻達(dá)到最佳的時(shí)間.電感達(dá)到最大電流時(shí)是MOS管關(guān)閉時(shí)間,此時(shí)電流最大,電壓沖擊最大,接近您輸入電壓的二倍或更多,看您的電路情況了.從圖上看您關(guān)閉的時(shí)間遠(yuǎn)大于開啟時(shí)間,我懷疑您的電感太小了,計(jì)算有誤,導(dǎo)致終止時(shí)電流太大,因而在開啟和終止時(shí)功率損失大,導(dǎo)致發(fā)熱.你要以試著增大電感試下,應(yīng)該有所好轉(zhuǎn),換下10-22uH的電感試下.如果有所好轉(zhuǎn),那么您要對(duì)電路重計(jì)算下,看下情況.

您的分析很到位,理解的很深刻。我正在申請(qǐng)一些大電感來(lái)試試。

但我對(duì)您說(shuō)的還有幾點(diǎn)疑問(wèn):

IRFR1205內(nèi)阻高達(dá)27mΩ,流過(guò)18A的電流,功率可以有8.75W,按一般工作時(shí)間算的也有4W,對(duì)應(yīng)的最好熱阻是50℃/W,那豈不是溫升有200度?。磕f(shuō)的工作正常是啥意思?

電感加大到1.5uH我試過(guò),但是我從8V轉(zhuǎn)1-3.3V的低壓應(yīng)該不會(huì)用到10-22uH這么大的電感吧!況且電感加大內(nèi)阻跟著上升,我現(xiàn)在的1.5uH的電感內(nèi)阻8.4mΩ在通過(guò)12A電流時(shí)溫度也有60,多度,那么到了10uH豈不是更恐怖。除非自己手動(dòng)繞電感。

我記得mosfet的上升時(shí)間比下降時(shí)間長(zhǎng)主要是mosfet驅(qū)動(dòng)技術(shù)充電要比放電慢的原因。不過(guò)我這里的上升時(shí)間確實(shí)長(zhǎng)了一點(diǎn)。

您做的那個(gè)電源是多少伏的???效率怎么樣?

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趙隆宇
LV.3
25
2015-11-28 11:49
從你的圖上,MOS管的關(guān)斷時(shí)間較長(zhǎng),關(guān)斷開通波形都有震蕩。估計(jì)是你的驅(qū)動(dòng)電路有問(wèn)題,估計(jì)你的PCB地線沒(méi)有布好!最好有原理圖,和PCB的布線圖。
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趙隆宇
LV.3
26
2015-11-28 11:51
在驅(qū)動(dòng)電路上想法,MOS不能有震蕩。
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