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buck电路MOSFET发热

新手,有请各路大神帮忙分析一下这个问题,谢谢!

最近做了一个双mosfet开关的buck电路,输入电压约8V,输出3.3V,使用的驱动芯片(LTC3869,不知道有我没有人用过?)驱动电平是5V,mos管的开启电压是1V,按mos管的资料上说5V的导通电阻大概只有6mΩ,使用的电感是1.5uH内阻约8.5mΩ,现在输出10A的电流发现top mos管超烫,bottom mos管也是,芯片还好,电感也超烫,量了一下都有六七十度了,电感烫可能是封装太小,内阻高的原因,但是mos管不应该这么烫,mos管的波形都很好看,没有太大的尖峰,波形也还稳定。做过如下实验:

1,更换了很多MOS管(特地找了一些5V的时候导通电阻特别小的mos管),发现效果没有太多改善,只有更烫,没有降温的

2,飞离电感,防止电感传热,mos管仍然超级烫,说明mos管却是发热

3,降低输出电流,mos管温度有一定的下降,

按照理论计算,输出10A的电流,top mos管的平均电流不超过5A,理论损耗不过150mW,加上开关损耗(空载的时候开关发现mos管温度并不高,40多度算最高的了),也不应该有这么烫。还有可能就是他的导通电阻可能不止6mΩ,但是使用芯片推荐的mos管仍然很烫。

各位做过buck电源的指点一下,看看可能是哪方面的原因。

下面是我取的一些波形,这里输出时1V8的波形,他也很烫。

     

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2012-05-16 14:50

电感有六七十度,那MOS管呢?有多少度?MOS管有个100度都算是正常的。

上原理图看看

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06007507
LV.3
3
2012-05-16 16:12
@edie87@163.com
电感有六七十度,那MOS管呢?有多少度?MOS管有个100度都算是正常的。上原理图看看

终于有人回复了,谢谢!刚刚才上网看到,不好意思!

我写的不太好,我那个是双关语句,mos管也有那六七十度,这是我的原理图:

 

电感上面的那些 是电流感应电路,可以不管。

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06007507
LV.3
4
2012-05-16 16:15
@edie87@163.com
电感有六七十度,那MOS管呢?有多少度?MOS管有个100度都算是正常的。上原理图看看
mos管100度都正常?这也太夸张了吧,我看别人做的模块mos管没那么烫啊。这一热效率就降下来了。mos管烫手肯定就不正常了,虽然不是软开关。
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06007507
LV.3
5
2012-05-16 16:20

我还做了一个实验:

就是利用现有的mos管在gate脚为5V的情况下,通入7A以上的电流,mos管一点也不热,说明应该不是导通损耗,这个能说明问题吗?

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2012-05-16 17:06
@06007507
mos管100度都正常?这也太夸张了吧,我看别人做的模块mos管没那么烫啊。这一热效率就降下来了。mos管烫手肯定就不正常了,虽然不是软开关。

你看一下MOS管的驱动波形及Vds波形,如果这两项都是好的,没什么振荡,没什么抖动,工作频率、占空比是你设置的值,就可以认为工作是正常的,

70度的温度真的是很正常。你的输入输出条件是怎样的?

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maxiaohu
LV.4
7
2012-05-16 20:58
@06007507
我还做了一个实验:就是利用现有的mos管在gate脚为5V的情况下,通入7A以上的电流,mos管一点也不热,说明应该不是导通损耗,这个能说明问题吗?

还得查你的驱动,还有你的布线也得查一下

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贴片机
LV.8
8
2012-05-16 21:34
@06007507
我还做了一个实验:就是利用现有的mos管在gate脚为5V的情况下,通入7A以上的电流,mos管一点也不热,说明应该不是导通损耗,这个能说明问题吗?

既然是同步整流的BUCK电路,那有可能是管子共通造成的发烫.可能是开\关延时较长,死区时间不够,造成的...

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06007507
LV.3
9
2012-05-17 09:27
@edie87@163.com
你看一下MOS管的驱动波形及Vds波形,如果这两项都是好的,没什么振荡,没什么抖动,工作频率、占空比是你设置的值,就可以认为工作是正常的,70度的温度真的是很正常。你的输入输出条件是怎样的?

驱动波形就是上图的gate脚波形,频率大约400KHz,我的输入是一个8V的恒压源,输出就是3.3V最大10A,或者通过调节反馈电阻可以随意设定输出电压。你说的mos管热是正常的你做过吗?你的输出电压和功率、效率是多少?这么热,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这种buck电路时mos管的温度是多少,什么条件下测得的?求分享,谢谢!

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06007507
LV.3
11
2012-05-17 09:31
@maxiaohu
还得查你的驱动,还有你的布线也得查一下
驱动是芯片输出可以直接驱动,布线这个就算有问题也是硬伤,不好改啊。
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06007507
LV.3
12
2012-05-17 10:32
@贴片机
既然是同步整流的BUCK电路,那有可能是管子共通造成的发烫.可能是开\关延时较长,死区时间不够,造成的...
关键是这个芯片的内置死亡时间是固定,没有外部调节。
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贴片机
LV.8
13
2012-05-17 13:18
@06007507
关键是这个芯片的内置死亡时间是固定,没有外部调节。
那就只有从驱动和线路走线下手.先用示波器看看上下两管是否有共通的现象...
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06007507
LV.3
14
2012-05-17 14:05
@贴片机
那就只有从驱动和线路走线下手.先用示波器看看上下两管是否有共通的现象...

你说的这种共通是那种不会短路的共通?

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06007507
LV.3
15
2012-05-17 15:06
@贴片机
那就只有从驱动和线路走线下手.先用示波器看看上下两管是否有共通的现象...

 

这是驱动电平,有很明显的死区间隔,应该不是同时导通

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

还有电感的温度也超高,烫的手都不能碰。

我发现我在空载的时候电路一切正常,什么都不热,但是只要加一点点负载立马就烫起来了,连板子的PCB的都烫。这款电源打算做无风扇的,不知道是不是没经验,我是不是想的太天真,还是技术不够。

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

首先说明下,我是个业余爱好者,就是爱玩这个.其次要说明上您给的电路图太简单了,发烫的原因不在MOS管和电感上,如果您设计时电感计算正确的话,那么多数在驱动电路上有问题.MOS管导通是需要时间的,您有计算过MOS管由于始导通到完全导通的时间么,这个时间MOS管电阻远大于几毫欧的,此时是开关管损耗最大的时候.其次是电感过小也会产生这个问题.您可以测试下电感在带载时的瞬时最大电流.

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06007507
LV.3
18
2012-05-21 10:43
@xxldhxx
首先说明下,我是个业余爱好者,就是爱玩这个.其次要说明上您给的电路图太简单了,发烫的原因不在MOS管和电感上,如果您设计时电感计算正确的话,那么多数在驱动电路上有问题.MOS管导通是需要时间的,您有计算过MOS管由于始导通到完全导通的时间么,这个时间MOS管电阻远大于几毫欧的,此时是开关管损耗最大的时候.其次是电感过小也会产生这个问题.您可以测试下电感在带载时的瞬时最大电流.

谢谢您的建议!我也认为是mosfet开关的时候带来了巨大的损耗。

原理图就是还差一个芯片,LTC3869, 他是直接输出驱动PWM波,如下图: 

芯片管脚上的TG,BG就是top gate 和bottom gate的驱动,芯片资料上说是可以直接拿来驱动的。

至于这个开启时间的损耗,对,我确实该算一算。

还有,我没有电感上的瞬间电流如何测量,只有示波器,没有电流计可以吗?

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xxldhxx
LV.4
19
2012-05-21 19:48
@06007507
谢谢您的建议!我也认为是mosfet开关的时候带来了巨大的损耗。原理图就是还差一个芯片,LTC3869,他是直接输出驱动PWM波,如下图:[图片] 芯片管脚上的TG,BG就是topgate和bottomgate的驱动,芯片资料上说是可以直接拿来驱动的。至于这个开启时间的损耗,对,我确实该算一算。还有,我没有电感上的瞬间电流如何测量,只有示波器,没有电流计可以吗?

在电感一侧串上一只0.1欧的电阻,用示波器测电压呀.也可以在输入端只接接上一只0.1的电阻,测上面的电压.可以比较近似的得到结果.

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xxldhxx
LV.4
20
2012-05-21 19:51
@06007507
谢谢您的建议!我也认为是mosfet开关的时候带来了巨大的损耗。原理图就是还差一个芯片,LTC3869,他是直接输出驱动PWM波,如下图:[图片] 芯片管脚上的TG,BG就是topgate和bottomgate的驱动,芯片资料上说是可以直接拿来驱动的。至于这个开启时间的损耗,对,我确实该算一算。还有,我没有电感上的瞬间电流如何测量,只有示波器,没有电流计可以吗?

你查下该芯片的驱动电流及最大驱动电压,再算下MOS开启时间.

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06007507
LV.3
21
2012-05-22 09:56
@xxldhxx
你查下该芯片的驱动电流及最大驱动电压,再算下MOS开启时间.

我看了电感左侧的电压的波形,他从0V上升到我的输入电压8V所用的时间大概是25ns,说明上管导通的时间为25ns,很快,消耗的能量最大就是25ns*4V*10A=1uW,几乎不算啊。

芯片资料上的知识理论值,实际波形才是他真正的工作状态。

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06007507
LV.3
22
2012-05-22 10:03
@xxldhxx
在电感一侧串上一只0.1欧的电阻,用示波器测电压呀.也可以在输入端只接接上一只0.1的电阻,测上面的电压.可以比较近似的得到结果.

关键是从哪儿找个0.1Ω那么精确的大的功率电阻啊?我自己绕个一也测不准,可不可以看电感上的电压除以电感的等效DCR啊?应该也没错吧。你看一下我上面的lx的波形,他是电感左侧的电压,没有任何尖峰,基本上说明应该没啥太大尖峰电流。

你做过buck电源吗?你的mosfet和电感感觉怎么样,在10A或者更好的电流的情况下。

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xxldhxx
LV.4
23
2012-05-22 20:16
@06007507
我看了电感左侧的电压的波形,他从0V上升到我的输入电压8V所用的时间大概是25ns,说明上管导通的时间为25ns,很快,消耗的能量最大就是25ns*4V*10A=1uW,几乎不算啊。芯片资料上的知识理论值,实际波形才是他真正的工作状态。

我用过IRFR1205,44A的mos实际工作电流为18A,工作很正常.首先说明,电压上升时间不是电感电流时间,同时上升时间也不是内阻达到最佳的时间.电感达到最大电流时是MOS管关闭时间,此时电流最大,电压冲击最大,接近您输入电压的二倍或更多,看您的电路情况了.从图上看您关闭的时间远大于开启时间,我怀疑您的电感太小了,计算有误,导致终止时电流太大,因而在开启和终止时功率损失大,导致发热.你要以试着增大电感试下,应该有所好转,换下10-22uH的电感试下.如果有所好转,那么您要对电路重计算下,看下情况.

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06007507
LV.3
24
2012-05-23 10:49
@xxldhxx
我用过IRFR1205,44A的mos实际工作电流为18A,工作很正常.首先说明,电压上升时间不是电感电流时间,同时上升时间也不是内阻达到最佳的时间.电感达到最大电流时是MOS管关闭时间,此时电流最大,电压冲击最大,接近您输入电压的二倍或更多,看您的电路情况了.从图上看您关闭的时间远大于开启时间,我怀疑您的电感太小了,计算有误,导致终止时电流太大,因而在开启和终止时功率损失大,导致发热.你要以试着增大电感试下,应该有所好转,换下10-22uH的电感试下.如果有所好转,那么您要对电路重计算下,看下情况.

您的分析很到位,理解的很深刻。我正在申请一些大电感来试试。

但我对您说的还有几点疑问:

IRFR1205内阻高达27mΩ,流过18A的电流,功率可以有8.75W,按一般工作时间算的也有4W,对应的最好热阻是50℃/W,那岂不是温升有200度啊?您说的工作正常是啥意思?

电感加大到1.5uH我试过,但是我从8V转1-3.3V的低压应该不会用到10-22uH这么大的电感吧!况且电感加大内阻跟着上升,我现在的1.5uH的电感内阻8.4mΩ在通过12A电流时温度也有60,多度,那么到了10uH岂不是更恐怖。除非自己手动绕电感。

我记得mosfet的上升时间比下降时间长主要是mosfet驱动技术充电要比放电慢的原因。不过我这里的上升时间确实长了一点。

您做的那个电源是多少伏的啊?效率怎么样?

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赵隆宇
LV.3
25
2015-11-28 11:49
从你的图上,MOS管的关断时间较长,关断开通波形都有震荡。估计是你的驱动电路有问题,估计你的PCB地线没有布好!最好有原理图,和PCB的布线图。
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赵隆宇
LV.3
26
2015-11-28 11:51
在驱动电路上想法,MOS不能有震荡。
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