MOS管散热片接地与不接地对EMC的影响分析-MOS管的热设计

在(zai)电(dian)子电(dian)路设计当中(zhong)很多情(qing)况下(xia)都(dou)要(yao)考虑EMC的(de)问(wen)题。在(zai)设计中(zhong)使用MOS管(guan)时，在(zai)添加(jia)散热(re)片(pian)时可能会出现(xian)(xian)一种比较纠结的(de)情(qing)况。当MOS管(guan)的(de)EMC通过时，散热(re)片(pian)需要(yao)接地(di)，而在(zai)散热(re)片(pian)不接地(di)的(de)情(qing)况下(xia)，EMC是(shi)无法通过的(de)。那么为(wei)何会出现(xian)(xian)这种现(xian)(xian)象呢？（//shkegan.com）

简单来(lai)说，针对(dui)(dui)传导(dao)可以将一些(xie)开(kai)关辐射(she)通过(guo)散(san)热器传导(dao)到(dao)大地回路，减弱了走传输线，让流通的(de)路径更(geng)多了。针对(dui)(dui)辐射(she)，没接地的(de)散(san)热器不仅没好处，反(fan)而是辐射(she)发射(she)源，对(dui)(dui)EMC坏处更(geng)大，同时接地了，能起到(dao)一定(ding)的(de)屏蔽(bi)效果(guo)，所以布(bu)板(ban)时，将大电解电容用来(lai)做屏蔽(bi)用，将IC放(fang)在大电解电容下面(mian)防止干扰(rao)都是这个(ge)道理。（//shkegan.com）

共模干扰

骚扰(rao)(rao)(rao)通过MOS管与散热(re)片(pian)寄生电(dian)容、LISN、以及L、N线返(fan)回到源。如果MOS管接地的话，在骚扰(rao)(rao)(rao)电(dian)压(ya)一定(ding)的情况下，阻抗很低，骚扰(rao)(rao)(rao)电(dian)流很大，导致CE测试(shi)失效。

开关管由导通切换为关断状(zhuang)态(tai)时，脉冲变(bian)压(ya)器分(fen)布(bu)电感储存(cun)的能(neng)量，将与C1产生振荡(dang)，导致(zhi)开关管C、E之间的电压(ya)迅速上(shang)升达500V左右，形(xing)成浪(lang)涌(yong)电压(ya)。并产生按(an)开关频率工(gong)作的脉冲串电流(liu)，经集电极和散热(re)器之间的分(fen)布(bu)电容Ci及变(bian)压(ya)器初(chu)，次级之间的分(fen)布(bu)电容Cd返回AC线形(xing)成共模骚扰电流(liu)。

图1

如图1所示，减(jian)少开关管集电(dian)极(ji)和散(san)(san)热(re)片(pian)之(zhi)(zhi)间的(de)耦合电(dian)容(rong)Ci。可以(yi)选(xuan)用低介电(dian)常数的(de)材料作绝缘(yuan)垫，加厚垫片(pian)的(de)厚度。也可以(yi)用静电(dian)屏(ping)(ping)蔽(bi)的(de)方法(fa)。例如，在(zai)集电(dian)极(ji)和散(san)(san)热(re)片(pian)之(zhi)(zhi)间垫上一层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)夹心(xin)绝缘(yuan)物，即绝缘(yuan)物中间夹一层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)铜(tong)箔，作为静电(dian)屏(ping)(ping)蔽(bi)层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，并接在(zai)输入直流OV地上，散(san)(san)热(re)片(pian)仍接机壳地，这层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)静电(dian)屏(ping)(ping)蔽(bi)层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)将大(da)大(da)减(jian)小集电(dian)极(ji)和散(san)(san)热(re)片(pian)之(zhi)(zhi)间的(de)电(dian)场耦合。（//shkegan.com）

如图2所示(shi)，即将共模干(gan)扰转化为差模，回流的源中，不通过LISN。

图(tu)2

MOS管的热设计

MOS 管作(zuo)为半导(dao)(dao)体领域最基础的器件之一，无论是在 IC 设计里，还是板(ban)级(ji)电(dian)路应用(yong)上，都十分广泛，尤其在大(da)功(gong)率半导(dao)(dao)体领域。然(ran)而大(da)功(gong)率逆变(bian)器MOS管，工(gong)作(zuo)的时候，发热(re)量非常大(da)，如果MOS管散热(re)效果不好，温度过高(gao)就可(ke)能导(dao)(dao)致MOS管的烧毁，进而可(ke)能导(dao)(dao)致整个电(dian)路板(ban)的损(sun)毁。

避免MOS因(yin)为器(qi)(qi)件发热(re)而(er)造成的损坏，需(xu)要(yao)做好(hao)足够的散(san)(san)(san)热(re)设(she)计。若通过增加(jia)散(san)(san)(san)热(re)器(qi)(qi)和电路板的长度(du)来供所有MOS管(guan)散(san)(san)(san)热(re)，这样就(jiu)会增加(jia)机箱(xiang)的体积，同时这种散(san)(san)(san)热(re)结构，风(feng)量发散(san)(san)(san)，散(san)(san)(san)热(re)效果不好(hao)。有些大(da)功率逆变器(qi)(qi)MOS管(guan)会安(an)装(zhuang)通风(feng)纸来散(san)(san)(san)热(re)，但安(an)装(zhuang)很麻烦。

所以MOS管对散(san)(san)热(re)(re)的(de)(de)要求很高(gao)，散(san)(san)热(re)(re)条(tiao)件分为(wei)最(zui)低和最(zui)高(gao)，即在运行中的(de)(de)散(san)(san)热(re)(re)情况的(de)(de)上下浮(fu)动范围(wei)。一般在选购的(de)(de)时候通常采(cai)用(yong)最(zui)差的(de)(de)散(san)(san)热(re)(re)条(tiao)件为(wei)标准，这样(yang)在使用(yong)的(de)(de)时候就可以留出(chu)最(zui)大的(de)(de)安全余量，即使在高(gao)温(wen)中也能(neng)确保系统的(de)(de)正(zheng)常运行。

做好(hao)MOS管的(de)(de)热(re)(re)(re)设计，需要足够的(de)(de)散热(re)(re)(re)片(pian)(pian)以(yi)及导热(re)(re)(re)绝缘硅胶垫(dian)片(pian)(pian)才能实现。mos散热(re)(re)(re)片(pian)(pian)是一种(zhong)给电(dian)(dian)(dian)器中(zhong)的(de)(de)易发(fa)热(re)(re)(re)电(dian)(dian)(dian)子元件散热(re)(re)(re)的(de)(de)装置，多由铝合金，黄铜或(huo)青铜做成板(ban)状，片(pian)(pian)状，多片(pian)(pian)状等，如电(dian)(dian)(dian)脑中(zhong)CPU中(zhong)央处(chu)理器要使(shi)用(yong)相(xiang)当大(da)的(de)(de)散热(re)(re)(re)片(pian)(pian)，电(dian)(dian)(dian)视机中(zhong)电(dian)(dian)(dian)源管，行管，功(gong)放器中(zhong)的(de)(de)功(gong)放管都(dou)要使(shi)用(yong)散热(re)(re)(re)片(pian)(pian)。

通常(chang)采用散(san)(san)(san)(san)热(re)(re)(re)片(pian)(pian)加导热(re)(re)(re)绝缘硅(gui)胶(jiao)的(de)设(she)计直(zhi)接接触散(san)(san)(san)(san)热(re)(re)(re)，如果(guo)MOS管(guan)外(wai)壳(qiao)不能(neng)(neng)接地(di)，可(ke)以采用绝缘垫片(pian)(pian)隔离后再(zai)用导热(re)(re)(re)硅(gui)脂散(san)(san)(san)(san)热(re)(re)(re)。也(ye)可(ke)以选用硅(gui)胶(jiao)片(pian)(pian)覆(fu)盖MOS管(guan)，除了(le)散(san)(san)(san)(san)热(re)(re)(re)还可(ke)以起到防止(zhi)电损的(de)作用。整(zheng)个(ge)散(san)(san)(san)(san)热(re)(re)(re)体系能(neng)(neng)使元器件发(fa)出的(de)热(re)(re)(re)量(liang)更有效地(di)传导到散(san)(san)(san)(san)热(re)(re)(re)片(pian)(pian)上，再(zai)经散(san)(san)(san)(san)热(re)(re)(re)片(pian)(pian)散(san)(san)(san)(san)发(fa)到周围空(kong)气中去，使得器件的(de)稳(wen)定性得到保障。

联系方式：邹(zou)先生

联系电话(hua)：0755-83888366-8022

手机(ji)：18123972950

QQ：2880195519

联系(xi)地址：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大(da)厦CD座5C1

请搜微(wei)信公(gong)众(zhong)号(hao):“KIA半导(dao)体”或扫一(yi)扫下图“关(guan)注”官方微(wei)信公(gong)众(zhong)号(hao)

请“关(guan)注”官(guan)方(fang)微信(xin)公众号:提供(gong)  MOS管  技术帮助