小功率無刷直流電機MOS管被燒壞的原因分析

MOS在控制器電路中的工作狀態(tài)：開通過程（由截止到導(dǎo)通的過渡過程）、導(dǎo)通狀態(tài)、關(guān)斷過程（由導(dǎo)通到截止的過渡過程）、截止?fàn)顟B(tài)。MOS主要損耗也對應(yīng)這幾個狀態(tài)，開關(guān)損耗（開通過程和關(guān)斷過程），導(dǎo)通損耗，截止損耗（漏電流引起的，這個忽略不計），還有雪崩能量損耗。只要把這些損耗控制在mos承受規(guī)格之內(nèi)，mos即會正常工作，超出承受范圍，即發(fā)生損壞。而開關(guān)損耗往往大于導(dǎo)通狀態(tài)損耗，不同mos這個差距可能很大。

什么原因?qū)е驴刂菩」β薀o刷直流電機的MOS管被燒壞呢？若能夠提供詳細(xì)電路圖及各元器件的型號（比如MOS管型號等）更好，由于沒電路圖，下面對這部分設(shè)計MOS管燒壞常見的可能性故障進行分析，自己核對一下是否有相應(yīng)的問題。

一般幾種情況：

啟動電流過大，未做任何保護

上下橋臂直通，瞬間過電流

死區(qū)時間過短，反電動勢導(dǎo)致反向擊穿

硬件不確定故障，偶發(fā)現(xiàn)象

控制算法是否有誤

死區(qū)保護可能沒有做好，導(dǎo)致H橋的上下臂有直通的可能，可以用多通道示波器測量一下控制PWM信號，是否有上下臂同時導(dǎo)通可能。

1、電路圖中是否有續(xù)流二極管？因為電機屬于感性負(fù)載，其內(nèi)部具有線圈，當(dāng)MOS管關(guān)斷瞬間，很大的反向電動勢，與原電源電壓疊加產(chǎn)生高壓，從而擊穿管子。

增加該二極管是使線圈與二極管能夠形成回路，給反向電動勢續(xù)流，從而保護MOS管等控制器件，如下圖D1為電機續(xù)流二極管。

2、MOS管的選型是否合理？

①電機驅(qū)動瞬間電流比穩(wěn)定運行時電流（額定電流）要大5~8倍左右，因此MOS管的最大漏極電流應(yīng)選擇電機額定電流10倍以上，比如額定功率為0.5A的電機，MOS管最大漏極電流應(yīng)選擇5A以上，盡量選擇內(nèi)阻小的MOS管，其內(nèi)阻越小越好。

內(nèi)阻小，壓降小，管子功耗小，其發(fā)熱量就小。②MOS管的最大工作電壓是否滿足要求？選取管子的工作電壓應(yīng)比電機工作電壓大一倍，比如24V的電機，MOS管最大工作電壓應(yīng)選擇48V以上。

3、MOS管的驅(qū)動電壓是否符合要求？雖然MOS管導(dǎo)通驅(qū)動電壓3V10V左右，但是VGS電壓一般6V10V管子才能達(dá)到飽和。

若只用3.3V電壓驅(qū)動，雖然MOS管能夠?qū)?，但是?nèi)阻較大，并沒有達(dá)到飽和狀態(tài)。導(dǎo)致管子內(nèi)耗大，發(fā)熱量大而燒壞。如下圖為小功率MOS管2N7002驅(qū)動電壓VGS與漏極電流ID曲線圖，可以看出VGS＞2V就開始有電流，管子導(dǎo)通，但是電壓高達(dá)5.5V左右管子才飽和。

4、MOS管控制端柵極串聯(lián)電阻是否過大？雖然MOS管屬于電壓控制型器件，但是該電阻不能省，串聯(lián)該電阻起到隔離保護作用（如上圖R1）。

若該電阻太大，因為MOS管會有結(jié)電容，管子太大充電速度慢，管子很長時間達(dá)不到飽和開通狀態(tài)，從而過熱燒毀。該電阻阻值一般10k以內(nèi)即可。

若為正反轉(zhuǎn)控制電機驅(qū)動電路，如下圖4個二極管不能省，這4個二極管屬于電機線圈續(xù)流二極管，用于保護控制電路，若控制管使用的是MOS管，其內(nèi)部一般會有寄生二極管，不需要外接。

審核編輯：湯梓紅