1.場效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高,因此耦合電容可以容量較小,不必使用電解電容器。
2.場效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換。
3.場效應(yīng)管可以用作可變電阻。
4.場效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。
5.場效應(yīng)管可以用作電子開關(guān)。
既然說了場效應(yīng)管的作用,那么也要了解它的工作原理:
場效應(yīng)管工作原理用一句話說,就是“漏極-源極間流經(jīng)溝道的ID,用以柵極與溝道間的pn結(jié)形成的反偏的柵極電壓控制ID”。更正確地說,ID流經(jīng)通路的寬度,即溝道截面積,它是由pn結(jié)反偏的變化,產(chǎn)生耗盡層擴(kuò)展變化控制的緣故。在VGS=0的非飽和區(qū)域,表示的過渡層的擴(kuò)展因為不很大,根據(jù)漏極-源極間所加VDS的電場,源極區(qū)域的某些電子被漏極拉去,即從漏極向源極有電流ID流動。從門極向漏極擴(kuò)展的過度層將溝道的一部分構(gòu)成堵塞型,ID飽和。將這種狀態(tài)稱為夾斷。這意味著過渡層將溝道的一部分阻擋,并不是電流被切斷。
在過渡層由于沒有電子、空穴的自由移動,在理想狀態(tài)下幾乎具有絕緣特性,通常電流也難流動。但是此時漏極-源極間的電場,實(shí)際上是兩個過渡層接觸漏極與門極下部附近,由于漂移電場拉去的高速電子通過過渡層。因漂移電場的強(qiáng)度幾乎不變產(chǎn)生ID的飽和現(xiàn)象。其次,VGS向負(fù)的方向變化,讓VGS=VGS(off),此時過渡層大致成為覆蓋全區(qū)域的狀態(tài)。而且VDS的電場大部分加到過渡層上,將電子拉向漂移方向的電場,只有靠近源極的很短部分,這更使電流不能流通。
還有一個令“老司機(jī)”頭疼的問題:如何解決場效應(yīng)管發(fā)熱問題?
如果發(fā)現(xiàn)MOS管發(fā)熱很嚴(yán)重,為了解決MOS管發(fā)熱問題,要準(zhǔn)確判斷是否是這些原因造成,最重要的是進(jìn)行正確的測試,才能發(fā)現(xiàn)問題所在。通過這次解決這個MOS發(fā)熱問題,發(fā)現(xiàn)正確選擇關(guān)鍵點(diǎn)的測試,是否和分析的一致,才是解決問題之關(guān)鍵。
在進(jìn)行開關(guān)電源測試中,除了用三用表測量控制電路其他器件的引腳電壓,比較重要的是用示波器測量相關(guān)的電壓波形。當(dāng)判斷開關(guān)電源是否工作正常,測試什么地方才能反映出電源的工作狀態(tài),變壓器原邊和次級以及輸出反饋是否合理,開關(guān)MOS管是否工作正常,PWM控制器輸出端是否正常,包括脈沖的幅度和占空比是否正常,等等。
測試點(diǎn)的合理選擇非常重要,正確選擇既安全可靠測量,又能反映故障的原因所在,迅速查找出原因。
分析這次MOS管故障的原因,根據(jù)開關(guān)電源以前的所了解的,一般引起MOS管發(fā)熱的原因是:
1:驅(qū)動頻率過高。
2:G極驅(qū)動電壓不夠。
3:通過漏極和源極的Id電流太高。
因此測試重點(diǎn)放在MOS管上,準(zhǔn)確測試它的工作狀況,才是問題的根本。
Q1為功率開關(guān)MOS管,A點(diǎn)為漏極,B點(diǎn)為源極,R為電流取樣電阻,C點(diǎn)為接地端。把雙蹤示波器的兩個探頭分別接到A和B點(diǎn),兩個探頭接地端同時卡住電阻R的接地端C處。
MOS管漏極測試A點(diǎn)波形
而從B點(diǎn)的波形可以看出,MOS管的源極電壓波形,這個波形是取樣電阻R上的電壓波形,能夠反映出漏極電流極其導(dǎo)通和截止時間等信息,如下圖分析:
可以看出,每個周期中,開關(guān)MOS管導(dǎo)通時,漏極電流從起始到峰值電流的過程。
取樣電阻R的B測試點(diǎn)電壓波形
A和B點(diǎn),這就是兩個關(guān)鍵的測試點(diǎn),基本上反映了開關(guān)電源的工作狀態(tài)和故障所在,導(dǎo)通的時候的尖峰電壓和尖峰電流非常大,如果能夠?qū)?dǎo)通的尖峰電壓和尖峰電流消除,那么損耗能降一大半,MOS發(fā)熱的問題就能解決。當(dāng)然也是發(fā)現(xiàn)MOS管工作正常與否的最直接反映。
通過測試結(jié)果分析后,改變柵極驅(qū)動電阻阻值,選擇合適的頻率,給MOS管完全導(dǎo)通創(chuàng)造條件,MOS工作后有效的降低了尖峰電壓,又選擇了內(nèi)阻更小的MOS管,使在開關(guān)過程中管子本身的壓降降低。同時合理選擇的散熱器。經(jīng)過這樣處理后,重新實(shí)驗,讓整個電源正常工作后,加大負(fù)載到滿負(fù)荷工作,MOS管發(fā)熱始終沒有超過50°,應(yīng)該是比較理想。
在用示波器測試過程中,要特別注意這兩個測試點(diǎn)的波形,在逐步升高輸入電壓的時候,如果發(fā)現(xiàn)峰值電壓或者峰值電流超過設(shè)計范圍,并注意MOS管發(fā)熱情況,如果異常,應(yīng)該立刻關(guān)閉電源,查找原因所在,防止MOS管損壞。
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