MOS管散熱片接地與不接地對EMC的影響分析-MOS管的熱設計
在電子電路設計當中很多情況下都要考慮EMC的問題。在設計中使用MOS管時,在添加散熱片時可能會出現一種比較糾結的情況。當MOS管的EMC通過時,散熱片需要接地,而在散熱片不接地的情況下,EMC是無法通過的。那麽爲何會出現這種現象呢?
簡單來說,針對傳導可以將一些開關輻射通過散熱器傳導到大地回路,減弱了走傳輸線,讓流通的路徑更多了。針對輻射,沒接地的散熱器不僅沒好處,反而是輻射發射源,對EMC壞處更大,同時接地了,能起到一定的屏蔽效果,所以布板時,將大電解電容用來做屏蔽用,將IC放在大電解電容下面防止幹擾都是這個道理。
共模幹擾
騷擾通過MOS管與散熱片寄生電容、LISN、以及L、N線返回到源。如果MOS管接地的話,在騷擾電壓一定的情況下,阻抗很低,騷擾電流很大,導致CE測試失效。
開關管由導通切換爲關斷狀態時,脈沖變壓器分布電感儲存的能量,將與C1産生振蕩,導致開關管C、E之間的電壓迅速上升達500V左右,形成浪湧電壓。並産生按開關頻率工作的脈沖串電流,經集電極和散熱器之間的分布電容Ci及變壓器初,次級之間的分布電容Cd返回AC線形成共模騷擾電流。
圖1
如圖1所示,减少开关管集电极和散热片之间的耦合电容Ci。可以选用低介电常数的材料作绝缘垫,加厚垫片的厚度。也可以用静电屏蔽的方法。例如,在集电极和散热片之间垫上一层夹心绝缘物,即绝缘物中间夹一层铜箔,作为静电屏蔽层,并接在输入直流OV地上,散热片仍接机壳地,这层静电屏蔽层将大大减小集电极和散热片之间的电场耦合。
如圖2所示,即将共模幹擾转化为差模,回流的源中,不通过LISN。
圖2
MOS管的熱設計
MOS 管作为半导体领域最基础的器件之一,无论是在 IC 设计里,还是板级电路应用上,都十分广泛,尤其在大功率半导体领域。然而大功率逆变器MOS管,工作的时候,发热量非常大,如果MOS管散热效果不好,温度过高就可能导致MOS管的烧毁,进而可能导致整个电路板的损毁。
避免MOS因爲器件發熱而造成的損壞,需要做好足夠的散熱設計。若通過增加散熱器和電路板的長度來供所有MOS管散熱,這樣就會增加機箱的體積,同時這種散熱結構,風量發散,散熱效果不好。有些大功率逆變器MOS管會安裝通風紙來散熱,但安裝很麻煩。
所以MOS管對散熱的要求很高,散熱條件分爲最低和最高,即在運行中的散熱情況的上下浮動範圍。一般在選購的時候通常采用最差的散熱條件爲標准,這樣在使用的時候就可以留出最大的安全余量,即使在高溫中也能確保系統的正常運行。
做好MOS管的熱設計,需要足够的散热片以及导热绝缘硅胶垫片才能实现。mos散热片是一种给电器中的易发热电子元件散热的装置,多由铝合金,黄铜或青铜做成板状,片状,多片状等,如电脑中CPU中央处理器要使用相当大的散热片,电视机中电源管,行管,功放器中的功放管都要使用散热片。
通常采用散熱片加導熱絕緣矽膠的設計直接接觸散熱,如果MOS管外殼不能接地,可以采用絕緣墊片隔離後再用導熱矽脂散熱。也可以選用矽膠片覆蓋MOS管,除了散熱還可以起到防止電損的作用。整個散熱體系能使元器件發出的熱量更有效地傳導到散熱片上,再經散熱片散發到周圍空氣中去,使得器件的穩定性得到保障。