小功率无刷直流电机MOS管被烧坏的原因分析

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。MOS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mos这个差距可能很大。

什么原因导致控制小功率无刷直流电机的MOS管被烧坏呢？若能够提供详细电路图及各元器件的型号（比如MOS管型号等）更好，由于没电路图，下面对这部分设计MOS管烧坏常见的可能性故障进行分析，自己核对一下是否有相应的问题。

一般几种情况： 

启动电流过大，未做任何保护

上下桥臂直通，瞬间过电流

死区时间过短，反电动势导致反向击穿

硬件不确定故障，偶发现象

控制算法是否有误

死区保护可能没有做好，导致H桥的上下臂有直通的可能，可以用多通道示波器测量一下控制PWM信号，是否有上下臂同时导通可能。

1、电路图中是否有续流二极管？因为电机属于感性负载，其内部具有线圈，当MOS管关断瞬间，很大的反向电动势，与原电源电压叠加产生高压，从而击穿管子。

增加该二极管是使线圈与二极管能够形成回路，给反向电动势续流，从而保护MOS管等控制器件，如下图D1为电机续流二极管。

2、MOS管的选型是否合理？

①电机驱动瞬间电流比稳定运行时电流（额定电流）要大5~8倍左右，因此MOS管的最大漏极电流应选择电机额定电流10倍以上，比如额定功率为0.5A的电机，MOS管最大漏极电流应选择5A以上，尽量选择内阻小的MOS管，其内阻越小越好。

内阻小，压降小，管子功耗小，其发热量就小。②MOS管的最大工作电压是否满足要求？选取管子的工作电压应比电机工作电压大一倍，比如24V的电机，MOS管最大工作电压应选择48V以上。

3、MOS管的驱动电压是否符合要求？虽然MOS管导通驱动电压3V10V左右，但是VGS电压一般6V10V管子才能达到饱和。

若只用3.3V电压驱动，虽然MOS管能够导通，但是内阻较大，并没有达到饱和状态。导致管子内耗大，发热量大而烧坏。如下图为小功率MOS管2N7002驱动电压VGS与漏极电流ID曲线图，可以看出VGS＞2V就开始有电流，管子导通，但是电压高达5.5V左右管子才饱和。

4、MOS管控制端栅极串联电阻是否过大？虽然MOS管属于电压控制型器件，但是该电阻不能省，串联该电阻起到隔离保护作用（如上图R1）。

若该电阻太大，因为MOS管会有结电容，管子太大充电速度慢，管子很长时间达不到饱和开通状态，从而过热烧毁。该电阻阻值一般10k以内即可。

若为正反转控制电机驱动电路，如下图4个二极管不能省，这4个二极管属于电机线圈续流二极管，用于保护控制电路，若控制管使用的是MOS管，其内部一般会有寄生二极管，不需要外接。

审核编辑：汤梓红