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1、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。创作：欧阳美时间：2021.01.01Mos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nios这个差距可能很大。Mos损坏主要原因：过流持续大电流或瞬间超大电流引起的结温过高而烧毁；过压源漏过压击穿、源栅极过压击穿；静电静电击穿。CMOS电路都怕静电；Mos开
2、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Rds（on）o这个内阻大小 基本决定了 mos芯片能承受的最大导通电流（当然和其它因素有 关，最有关的是热阻）。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。然而，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，
3、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，因为栅极给栅-源电容Cgs 充电达到一个平台后，栅极的充电电流必须给米勒电容Cgd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。（即，栅极先给Cgs充电，到达一定 平台后再给Cgd充电）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
4、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。所以最关键的问题就是这 个米勒平台如何过渡。Gs极加电容，减慢mos管导通时间，有助于减小米勒振荡。防 止mos管烧毁。过快的充电会导致激烈的米勒震荡，但过慢的充电虽减小了震 荡，但会延长开关从而增加开关损耗。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 最大电流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P二V*I（此时电流已达最大，负 载尚未跑起来，所有的
5、功率都降落在MOS管上），P=96*100二9600机这时它发热功率最大，然后发热功率迅速降低直 到完全导通时功率变成100*100*0. 003二30w （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
6、 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。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。最终就是找个平衡点（一般开通过程不超过 lus）o开通损耗这个最简单，只和导通电阻成正比，想大电流低 损耗找内阻低的。下面介绍下对普通用户实用点的。Mos挑
7、选的重要参数简要说明。以datasheet举例说明。栅极电荷。Qgs, QgdQgs：指的是栅极从Ov充电到对应电流米勒平台时总充入电荷（实际电流不同，这个平台髙度不同，电流越大，平台越高，这 个值越大）。这个阶段是给Cgs充电（也相当于Ciss,输入电容）。Qgd：指的是整个米勒平台的总充电电荷（在这称为米勒电荷）。 这个过程给Cgd （Crss,这个电容随着gd电压不同迅速变化） 充电。下面是型号stp75nf75.我们普通75管Qgs是27nc, Qgd是47nco结合它的充电曲线。进入平台前给Cgs充电，总电荷Qgs 27nc,平台米勒电荷Qgd 47nco而在开关过冲中，mos主要发
8、热区间是粗红色标注的阶段。从Vgs 开始超过阈值电压，到米勒平台结束是主要发热区间。其中米勒 平台结束后mos基本完全打开这时损耗是基本导通损耗（mos内 阻越低损耗越低）。阈值电压前，mos没有打开，几乎没损耗（只 有漏电流引起的一点损耗）。其中又以红色拐弯地方损耗最大（Qgs充电将近结束，快到米勒平台和刚进入米勒平台这个过程 发热功率最大（更粗线表示）。所以一定充电电流下，红色标注区间总电荷小的管子会很快度 过，这样发热区间时间就短，总发热量就低。所以理论上选择 Qgs和Qgd小的mos管能快速度过开关区。导通内阻。Rds （on）o这个耐压一定情况下是越低越好。不过不 同厂家标的内阻是有不同测试条件的。测试条件不同，内阻测量 值会不一样。同一管子，温度越高内阻越大（这是硅半导体材料 在mos制造工艺的特性，改变不了，能稍改善）。所以大电流测 试内阻会增大（大电流下结温会显著升高），小电流或脉冲电流 测试，内阻降低（因为结温没有大幅升高，没热积累）。有的管 子标称典型内阻和你自己用小电流测试几乎一样，而有的管子自 己小电流测试比标称典型内阻低很多（因为它的测试标准是大电 流）。当然这里也有厂家标注不严格问题，不要完全相信。所以选择标准是找Qgs和Qgd小的mos管，并同时 符合低内阻的mos管。创作：欧阳美时间：2021.01.01