在电子设计中,MOS管(金属氧化物半导体场效应晶体管)作为关键元件,其稳定性直接关系到整个电路的性能和可靠性。但如果遇到MOS管雪崩失效,必须提前做好预防措施,那么如何做?
1、如何判断MOS管是否雪崩失效?
①观察电压波形
在MOS管工作时,使用示波器监测其漏源电压(Vds)和栅源电压(Vgs)。若Vds在关断状态下突然升高并超过其击穿电压,同时伴随电流激增,这是雪崩失效的典型迹象。
②检测温度变化
雪崩失效时,MOS管内部会产生大量热量,导致器件温度迅速上升。通过温度传感器或红外热成像仪监测MOS管温度变化,异常升温可能是雪崩失效的前兆。
③性能参数退化
定期检查MOS管的导通电阻(Rds(on))、阈值电压(Vth)等关键参数。雪崩失效后,这些参数往往会发生显著变化,如Rds(on)增大、Vth偏移等。
2、如何预防MOS管雪崩失效!
①精确控制电压
确保电路设计中MOS管的漏源电压(Vds)始终低于其最大允许雪崩电压,对于高压应用,可采用多级降压或分压电路来限制Vds。
②优化变压器设计
精确计算并设计变压器的匝数比和反射电压,确保在任何工作条件下,反射电压都不会使MIS管进入雪崩区。
③增强保护电路
在MOS管两端并联RCD(电阻-电容-二极管)或TVS(瞬态电压抑制器)吸收电路,以快速泄放可能产生的过电压,防止雪崩发生。
④优化布局布线
大电流路径采用粗、短、直的布线方式,减少寄生电感,降低电压尖峰的产生。
⑤精确选择栅极电阻
根据具体应用场景,精确计算并选择合适的栅极电阻Rg值,以控制开关速度和过冲电压。
⑥增加减震元件
在大功率电源设计中,考虑在MOS管附近加入RC减震电路或齐纳二极管,以此吸收开关过程中的能量冲击,保护MOS管免受雪崩失效的威胁。
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