后来经过与芯片方案的FAE沟通才发现,MSP3910的驱动MOS管的引脚gate脚与MOS管之间的限流电阻用错物料,原理图是4.99欧,但实际用的是4.99K,更换电阻后可输出正常电压,MOS管也不会很烫,下面是解决问题思路:
1、电路设计的问题,就是让MOS管工作在线性的工作状态,而不是在开关状态。这也是导致MOS管发热的一个原因。如果N-MOS做开关,G级电压要比电源高几V,才能完全导通,P-MOS则相反。没有完全打开而压降过大造成功率消耗,等效直流阻抗比较大,压降增大,所以U*I也增大,损耗就意味着发热。这是设计电路的最忌讳的错误;(本次产品测试问题点虽然不是出在电路设计上,但BOM做错比设计错误往往更难分析)
2、频率太高,主要是有时过分追求体积,导致频率提高,MOS管上的损耗增大了,所以发热也加大了;
3、没有做好足够的散热设计,电流太高,MOS管标称的电流值,一般需要良好的散热才能达到。所以ID小于最大电流,也可能发热严重,需要足够的辅助散热片;
4、MOS管的选型有误,对功率判断有误,MOS管内阻没有充分考虑,导致开关阻抗增大。
总结二:MOS管工作状态分析
MOS管工作状态有四种,开通过程、导通状态、关断过程,截止状态;
MOS管主要损耗:开关损耗,导通损耗,截止损耗,还有雪崩能量损耗,开关损耗往往大于后者;
MOS管主要损坏原因:过流(持续大电流或瞬间超大电流),过压(D-S,G-S被击穿),静电(个人认为可属于过压);
总结三:MOS管工作过程分析
MOS管工作过程非常复杂,里面变量很多,总之开关慢不容易导致米勒震荡(介绍米勒电容,米勒效应等,很详细),但开关损耗会加大,发热大;开关的速度快,损耗会减低,但是米勒震荡很厉害,反而会使损耗增加。驱动电路布线和主回路布线要求很高,最终就是寻找一个平衡点,一般开通过程不超过1us;
总结四:MOS管的重要参数及选型
Qgs:栅极从0V充电到对应电流米勒平台时总充入电荷,这个时候给Cgs充电(相当于Ciss,输入电容);
Qgd:整个米勒平台的总充电电荷(不一定比Qgs大,仅指米勒平台);
Qg:总的充电电荷,包含Qgs,Qgd,以及之外的其它;
上述三个参数的单位是nc(纳库),一般为几nc到几十nc;
Rds(on):导通内阻,这个耐压一定情况下,越小损耗;
总的选型规则:Qgs、Qgd、Qg较小,Rds(on)也较小的管。