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buck電路MOSFET發(fā)熱

新手,有請各路大神幫忙分析一下這個問題,謝謝!

最近做了一個雙mosfet開關(guān)的buck電路,輸入電壓約8V,輸出3.3V,使用的驅(qū)動芯片(LTC3869,不知道有我沒有人用過?)驅(qū)動電平是5V,mos管的開啟電壓是1V,按mos管的資料上說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,沒有太大的尖峰,波形也還穩(wěn)定。做過如下實驗:

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

2,飛離電感,防止電感傳熱,mos管仍然超級燙,說明mos管卻是發(fā)熱

3,降低輸出電流,mos管溫度有一定的下降,

按照理論計算,輸出10A的電流,top mos管的平均電流不超過5A,理論損耗不過150mW,加上開關(guān)損耗(空載的時候開關(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buck電源的指點一下,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1V8的波形,他也很燙。

     

全部回復(fù)(25)
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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,我那個是雙關(guān)語句,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管沒那么燙啊。這一熱效率就降下來了。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

我還做了一個實驗:

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管一點也不熱,說明應(yīng)該不是導(dǎo)通損耗,這個能說明問題嗎?

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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管沒那么燙啊。這一熱效率就降下來了。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)動波形及Vds波形,如果這兩項都是好的,沒什么振蕩,沒什么抖動,工作頻率、占空比是你設(shè)置的值,就可以認為工作是正常的,

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
我還做了一個實驗: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管一點也不熱,說明應(yīng)該不是導(dǎo)通損耗,這個能說明問題嗎?

還得查你的驅(qū)動,還有你的布線也得查一下

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貼片機
LV.8
8
2012-05-16 21:34
@06007507
我還做了一個實驗: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管一點也不熱,說明應(yīng)該不是導(dǎo)通損耗,這個能說明問題嗎?

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)延時較長,死區(qū)時間不夠,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)動波形及Vds波形,如果這兩項都是好的,沒什么振蕩,沒什么抖動,工作頻率、占空比是你設(shè)置的值,就可以認為工作是正常的,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)動波形就是上圖的gate腳波形,頻率大約400KHz,我的輸入是一個8V的恒壓源,輸出就是3.3V最大10A,或者通過調(diào)節(jié)反饋電阻可以隨意設(shè)定輸出電壓。你說的mos管熱是正常的你做過嗎?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mos管的溫度是多少,什么條件下測得的?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,還有你的布線也得查一下
驅(qū)動是芯片輸出可以直接驅(qū)動,布線這個就算有問題也是硬傷,不好改啊。
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06007507
LV.3
12
2012-05-17 10:32
@貼片機
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)延時較長,死區(qū)時間不夠,造成的...
關(guān)鍵是這個芯片的內(nèi)置死亡時間是固定,沒有外部調(diào)節(jié)。
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貼片機
LV.8
13
2012-05-17 13:18
@06007507
關(guān)鍵是這個芯片的內(nèi)置死亡時間是固定,沒有外部調(diào)節(jié)。
那就只有從驅(qū)動和線路走線下手.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
那就只有從驅(qū)動和線路走線下手.先用示波器看看上下兩管是否有共通的現(xiàn)象...

你說的這種共通是那種不會短路的共通?

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

 

這是驅(qū)動電平,有很明顯的死區(qū)間隔,應(yīng)該不是同時導(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)我在空載的時候電路一切正常,什么都不熱,但是只要加一點點負載立馬就燙起來了,連板子的PCB的都燙。這款電源打算做無風(fēng)扇的,不知道是不是沒經(jīng)驗,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

首先說明下,我是個業(yè)余愛好者,就是愛玩這個.其次要說明上您給的電路圖太簡單了,發(fā)燙的原因不在MOS管和電感上,如果您設(shè)計時電感計算正確的話,那么多數(shù)在驅(qū)動電路上有問題.MOS管導(dǎo)通是需要時間的,您有計算過MOS管由于始導(dǎo)通到完全導(dǎo)通的時間么,這個時間MOS管電阻遠大于幾毫歐的,此時是開關(guān)管損耗最大的時候.其次是電感過小也會產(chǎn)生這個問題.您可以測試下電感在帶載時的瞬時最大電流.

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06007507
LV.3
18
2012-05-21 10:43
@xxldhxx
首先說明下,我是個業(yè)余愛好者,就是愛玩這個.其次要說明上您給的電路圖太簡單了,發(fā)燙的原因不在MOS管和電感上,如果您設(shè)計時電感計算正確的話,那么多數(shù)在驅(qū)動電路上有問題.MOS管導(dǎo)通是需要時間的,您有計算過MOS管由于始導(dǎo)通到完全導(dǎo)通的時間么,這個時間MOS管電阻遠大于幾毫歐的,此時是開關(guān)管損耗最大的時候.其次是電感過小也會產(chǎn)生這個問題.您可以測試下電感在帶載時的瞬時最大電流.

謝謝您的建議!我也認為是mosfet開關(guān)的時候帶來了巨大的損耗。

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

芯片管腳上的TG,BG就是top gate 和bottom gate的驅(qū)動,芯片資料上說是可以直接拿來驅(qū)動的。

至于這個開啟時間的損耗,對,我確實該算一算。

還有,我沒有電感上的瞬間電流如何測量,只有示波器,沒有電流計可以嗎?

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

在電感一側(cè)串上一只0.1歐的電阻,用示波器測電壓呀.也可以在輸入端只接接上一只0.1的電阻,測上面的電壓.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!我也認為是mosfet開關(guān)的時候帶來了巨大的損耗。原理圖就是還差一個芯片,LTC3869,他是直接輸出驅(qū)動PWM波,如下圖:[圖片] 芯片管腳上的TG,BG就是topgate和bottomgate的驅(qū)動,芯片資料上說是可以直接拿來驅(qū)動的。至于這個開啟時間的損耗,對,我確實該算一算。還有,我沒有電感上的瞬間電流如何測量,只有示波器,沒有電流計可以嗎?

你查下該芯片的驅(qū)動電流及最大驅(qū)動電壓,再算下MOS開啟時間.

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

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所用的時間大概是25ns,說明上管導(dǎo)通的時間為25ns,很快,消耗的能量最大就是25ns*4V*10A=1uW,幾乎不算啊。

芯片資料上的知識理論值,實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,用示波器測電壓呀.也可以在輸入端只接接上一只0.1的電阻,測上面的電壓.可以比較近似的得到結(jié)果.

關(guān)鍵是從哪兒找個0.1Ω那么精確的大的功率電阻???我自己繞個一也測不準,可不可以看電感上的電壓除以電感的等效DCR?。繎?yīng)該也沒錯吧。你看一下我上面的lx的波形,他是電感左側(cè)的電壓,沒有任何尖峰,基本上說明應(yīng)該沒啥太大尖峰電流。

你做過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所用的時間大概是25ns,說明上管導(dǎo)通的時間為25ns,很快,消耗的能量最大就是25ns*4V*10A=1uW,幾乎不算啊。芯片資料上的知識理論值,實際波形才是他真正的工作狀態(tài)。

我用過IRFR1205,44A的mos實際工作電流為18A,工作很正常.首先說明,電壓上升時間不是電感電流時間,同時上升時間也不是內(nèi)阻達到最佳的時間.電感達到最大電流時是MOS管關(guān)閉時間,此時電流最大,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)閉的時間遠大于開啟時間,我懷疑您的電感太小了,計算有誤,導(dǎo)致終止時電流太大,因而在開啟和終止時功率損失大,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),那么您要對電路重計算下,看下情況.

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06007507
LV.3
24
2012-05-23 10:49
@xxldhxx
我用過IRFR1205,44A的mos實際工作電流為18A,工作很正常.首先說明,電壓上升時間不是電感電流時間,同時上升時間也不是內(nèi)阻達到最佳的時間.電感達到最大電流時是MOS管關(guān)閉時間,此時電流最大,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)閉的時間遠大于開啟時間,我懷疑您的電感太小了,計算有誤,導(dǎo)致終止時電流太大,因而在開啟和終止時功率損失大,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),那么您要對電路重計算下,看下情況.

您的分析很到位,理解的很深刻。我正在申請一些大電感來試試。

但我對您說的還有幾點疑問:

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

電感加大到1.5uH我試過,但是我從8V轉(zhuǎn)1-3.3V的低壓應(yīng)該不會用到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12A電流時溫度也有60,多度,那么到了10uH豈不是更恐怖。除非自己手動繞電感。

我記得mosfet的上升時間比下降時間長主要是mosfet驅(qū)動技術(shù)充電要比放電慢的原因。不過我這里的上升時間確實長了一點。

您做的那個電源是多少伏的啊?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)斷時間較長,關(guān)斷開通波形都有震蕩。估計是你的驅(qū)動電路有問題,估計你的PCB地線沒有布好!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)動電路上想法,MOS不能有震蕩。
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