CMP70N06,TO-220,DIP/MOS,60V,70A

 

功率mos在电动车控制器中应用（mos，你了解多少）

 

 

功率mos在电动车控制器中的作用非常重要就不多说了，简单来讲mos的输出电流就是用来驱动电机。电流输出越大（为了防止过流烧坏mos，控制器有做限流保护），电机扭矩就强，加速就有力（电机磁饱和前扭矩和相电流成正比）。
mos在控制器电路中的工作状态。开通过程（由截止到导通的过渡过程），导通状态，关断过程（由导通到截止的过渡过程），截止状态，还有一非正常状态，击穿状态（小能量电流脉冲往往是可恢复击穿，即mos不会损坏）。

Mos主要损耗也对应这几个状态，开关损耗（开通过程和关断过程），导通损耗，截止损耗（漏电流引起的，这个忽略不计），还有雪崩能量损耗。只要把这些损耗控制在mos承受规格之内，mos即会正常工作，超出承受范围，即发生损坏。而开关损耗往往大于导通状态损耗（不同mos这个差距可能很大），尤其是pwm没完全打开，处于脉宽调制状态时（对应电动车的起步加速状态），而急速状态往往是导通损耗为主。

Mos损坏主要原因：过流，大电流引起的高温损坏（分持续大电流和瞬间超大电流脉冲导致结温超过承受值）；过压，源漏级大于击穿电压而击穿；栅极击穿，一般由于栅极电压受外界或驱动电路损坏超过允许电压（栅极电压一般需低于20v安全）以及静电损坏。

 

Mos开关原理（简要）。Mos是电压驱动型器件，只要栅极和源级间给一个适当电压，源级和漏级间通路就形成。这个电流通路的电阻被成为mos内阻，就是导通电阻。这个内阻大小基本决定了mos芯片能承受的导通电流（当然和其它因素有关，有关的是热阻）。内阻越小承受电流越大（因为发热小）。Mos问题远没这么简单，麻烦在它的栅极和源级间，源级和漏级间，栅极和漏级间内部都有等效电容。所以给栅极电压的过程就是给电容充电的过程（电容电压不能突变），所以mos源级和漏级间由截止到导通的开通过程受栅极电容的充电过程制约。关断过程和这个相反，不再描述。

玩mos主要就是玩怎么控制它的栅极。麻烦问题还一大堆，因为内部这三个等效电容是构成串并联组合关系，它们相互影响，并不是独立的，如果独立的就很简单了。其中一个关键电容就是栅极和漏级间的电容Cgd，这个电容业界称为米勒电容。

这个电容不是恒定的，随栅极和漏级间电压变化而迅速变化。这个米勒电容是栅极和源级电容充电的绊脚石，因为达到一个平台后，栅极的充电电流必须给米勒电容充电，这时栅极和源级间电压不再升高，达到一个平台，这个是米勒平台（米勒平台就是给Cgd充电的过程），米勒平台大家首先想到的麻烦就是米勒振荡。

因为这个时候源级和漏级间电压迅速变化，内部电容相应迅速充放电，这些电流脉冲会导致mos寄生电感产生很大感抗，这里面就有电容，电感，电阻组成震荡电路（能形成2个回路），并且电流脉冲越强频率越高震荡幅度越大。所以头疼的就是这个米勒平台如何过渡。

如果开关速度很快，这个电流变化率很高，振幅加大并震荡延时（栅极电压震荡剧烈会影响栅极电容的充电速度，内部表现是电容一会充电，一会放电）。所以干脆开关慢点（就是栅极电容慢慢充电，用小电流充电），这样震荡是明显减轻了，但是开关损耗增大了。Mos开通过程源级和漏级间等效电阻相当于从无穷大电阻到阻值很小的导通内阻（导通内阻一般低压mos只有几毫欧姆）的一个转变过程。比如一个mos电流100a，电池电压96v，在开通过程中，有那么一瞬间（刚进入米勒平台时）mos发热功率是96*100=9600w！这时它发热功率，然后发热功率迅速降低直到完全导通时功率变成100*100*0.003=30w（这里假设这个mos导通内阻3毫欧姆）。开关过程中这个发热功率变化是惊人的。

如果开通时间慢，意味着发热从9600w到30w过渡的慢，mos结温会升高的厉害。所以开关越慢，结温越高，容易烧mos。为了不烧mos，只能降低mos限流或者降低电池电压，比如给它限制50a或电压降低一半成48v，这样开关发热损耗也降低了一半。不烧管子了。这也是高压控容易烧管子原因，高压控制器和低压的只有开关损耗不一样（开关损耗和电池端电压基本成正比，假设限流一样），导通损耗完全受mos内阻决定，和电池电压没任何关系。我这里说的不一定每个人都需要很懂，大概能知道点就好了，做控制器设计的应该能理解。

其实整个mos开通过程非常复杂。里面变量太多。总之就是开关慢不容易米勒震荡，但开关损耗大，管子发热大，开关速度快理论上开关损耗低（只要能有效抑制米勒震荡），但是往往米勒震荡很厉害（如果米勒震荡很严重，可能在米勒平台就烧管子了），反而开关损耗也大，并且上臂mos震荡更有可能引起下臂mos误导通，形成上下臂短路。所以这个很考验设计师的驱动电路布线和主回路布线技能。终就是找个平衡点（一般开通过程不超过1us）。开通损耗这个简单，只和导通电阻成正比，想大电流低损耗找内阻低的。

 

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