【经验】延长40V/130A六合一MOSFET模块使用使用寿命小技巧

时间： 2019-07-16 来源：世强作者：honglei

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汽车EPS分为有刷和无刷，有刷用4个MOSFET，无刷用6个MOSFET，EPS的工作电源采用汽车的12V电源系统，考虑到电机反电动势和电压裕量，选择40V耐压的MOSFET足以满足设计需求，推荐SHINDENGEN MG005G 40V/130A六合一MOSFET模块，不但可以解决模块散热的问题，还可以最大程度上减小PCB板面积。想了解该模块的内部结构和管脚定义及设计参数可参考《六合一MOSFET功率模块助力EPS逆变设计》这篇文章。而本文主要是针对MOSFET模块在实际应用使用寿命短的问题，是否可用设计技巧提升MOSFET模块使用寿命呢？

Shindengen MG005G MOSFET模块作为逆变模块实现DC/AC功能，在进行开关的时候，高频电流从电解电容器通过开关模块（MG005G）再返回到电解电容器的闭路中通过，发生高di/dt。在该配线L1比较长的情况下，配线电感所造成的L1·di/dt 浪涌电压就会作为关断浪涌电压被施加到模块上面，如果它超过耐压值，就会达到雪崩电压，生成钳位电压。如果在这种状态下工作，关断开关损耗就会增加，会缩减MOSFET模块寿命，参考电路如下图1所示。

图1：MG005G MOSFET模块用于EPS设计的部分电路原理

图中的电感L1、L2、L3说明：

L1：连接电解电容器与MOSFET 模块的配线电感。

L2：旁路电容器的引线电感。如果该电感比较大，旁路电容器的吸收效果就消失了。

L3：连接负载电机的配线电感。

通过上面介绍，已清楚造成MOSFET模块寿命减少的主要因素是连接电解电容器与MOSFET 模块的配线电感L1所造成的L1·di/dt浪涌电压，想要延长MOSFET模块的使用寿命，在设计时就要尽量减少配线电感所造成的L1·di/dt 浪涌电压，而减少这种损耗的方法有以下几种：

1）使电解电容器与模块尽量靠近，以减少配线电感（L1）。

2）降低模块的开关速度，使di/dt降低。

3）在MOSFET模块的附近连接薄膜类的电容器，使高频电流形成旁路。

4）选择低阻抗型DC-LINK电解电容器。

5）使用MOSFET模块吸收电路，对浪涌电压进行吸收。

在上述方法中，降低L1·di/dt浪涌对MOSET 模块冲击最有效的方法是1和2。

不过，因为MOSFET模块的工作场合一般是上百KHz高速运转，为了构成复杂的电路，不可无视吸收电路自身的配线所产生的电感。同时，尽管1非常有效，但是由于目前的安装技术水平有限，只能尽量把配线L1缩短，不能完全抑制住的浪涌电压则需要采用3、4、5的方法加以改善。但是，在采用方法3产生振荡的时候，有时将3中的电容器设置为RC，RCDi 吸收电路比较有效。

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