選擇自鉗位MOSFET提高電動(dòng)工具系統(tǒng)可靠性

其中: TJ 為MOSFET的結(jié)點(diǎn)溫度，TC為MOSFET的表面溫度，

RTHJC為MOSFET的熱阻。

由上式可知，對(duì)于一個(gè)確定的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要想降低MOSFET的結(jié)點(diǎn)溫度，有以下幾種途徑：⑴ 選擇具有較低RDS(ON)和較低RTHJC的MOSFET。⑵ 設(shè)置合適的MOSFET關(guān)斷速度，盡量使開(kāi)關(guān)損耗最小。⑶ 盡量減小主回路的引線電感。因?yàn)樵诿恳淮侮P(guān)斷過(guò)程中，回路引線電感中的能量都將被MOSFET吸收。

MOSFET的選擇要點(diǎn)

從應(yīng)用角度看，影響MOSFET可靠性的因素主要有以下幾方面：⑴ MOSFET的結(jié)點(diǎn)溫度，過(guò)高的結(jié)點(diǎn)溫度會(huì)影響MOSFET的可靠性，使MOSFET提前失效。⑵ MOSFET漏極上的電壓尖峰如果超過(guò)其雪崩擊穿電壓，則MOSFET也會(huì)提前失效。因此，我們必須選擇合適的MOSFET設(shè)計(jì)電動(dòng)工具驅(qū)動(dòng)電路。例如，自鉗位MOSFET - AOT500，其采用先進(jìn)的溝道(Trench)工藝設(shè)計(jì)生產(chǎn)，導(dǎo)通電阻最大值僅為5.3毫歐，且其帶有VDS電壓自鉗位功能，非常適合電動(dòng)工具設(shè)計(jì)應(yīng)用。

　　
圖3：自鉗位MOSFET

(a) AOT500外觀圖； (b) AOT500內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　
自鉗位MOSFET的漏柵極間集成了一只齊納二極管，如圖3所示。當(dāng)漏極電壓大于鉗位電壓時(shí)，漏柵極間穩(wěn)壓二極管里會(huì)流過(guò)很小的電流，通過(guò)柵極電阻產(chǎn)生電壓降，當(dāng)電壓降大于MOSFET開(kāi)啟電壓VTH時(shí)，MOSFET會(huì)打開(kāi)并將漏極電壓鉗位，確保MOSFET不會(huì)處于雪崩狀態(tài)。圖4(a)和4(b)是分別使用非鉗位MOSFET和鉗位MOSFET在電動(dòng)工具系統(tǒng)中所測(cè)得的波形，如果使用非鉗位MOSFET，則最高點(diǎn)壓可達(dá)72V，MOSFET有可能處于雪崩狀態(tài)，這種情況下最好使用高耐壓的MOSFET。使用AOT500則電壓被鉗位在40V，系統(tǒng)中的尖峰明顯減少，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

圖4： MOSFET的VDS波形

(a) 使用非鉗位MOSFET； (b) 使用鉗位MOSFET

圖5為AOT500在電動(dòng)工具中的堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)間對(duì)比，可以看出，AOT500能承受的堵轉(zhuǎn)時(shí)間比其它的電動(dòng)工具常用的MOSFET要長(zhǎng)很多，因而大幅提高了電動(dòng)工具的可靠性。　

圖5：不同MOSFET在電動(dòng)工具中的堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比。　

綜上所述，在采用MOSFET設(shè)計(jì)電動(dòng)工具時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：盡量減小線路的寄生電感，特別是引線電感，使MOSFET在關(guān)斷時(shí)吸收的能量最小；提高MOSFET的關(guān)斷速度，減小關(guān)斷損耗；選擇自鉗位MOSFET，提高系統(tǒng)的可靠性。