Question

我使用 N 沟道 MOSFET ( STN3NF06L ) 设计了一个风扇控制电路。风扇在 12V 下运行，并且我使用光耦合器 ( ACPL-W314-000E )将 12V 侧与 3.3V 微控制器侧隔离。

我遇到了 MOSFET 过热问题。打开后，最高温度达到 120°C。

有人能解释为什么 MOSFET 会过热吗？我的假设是栅极驱动器可能无法提供足够的电荷来克服米勒平台，因此漏源通道可能未完全打开。我给出的电压远高于栅极阈值电压。栅极驱动器是否无法将足够的电荷驱动到栅极电容器中？

从按键开关到 MOSFET 的电流约为 1A。负载最初拉动 1.7A，然后稳定在 0.9A。

此外，我发现只有当栅极下拉电阻 R95 被移除时，风扇才会打开。

运行时栅极和源极之间的电压约为3V。

Accepted Answer

问题在于你将风扇安装到了错误的位置 – 你的 MOSFET 在其欧姆区内运行。

要修正电路，请将 MOSFET 的源极接地。并将风扇置于钥匙开关电源和 MOSFET 漏极之间。

Answer 2

看起来你有一个 N 沟道 MOSFET 作为“源极跟随器”工作，也称为“”。这意味着源极电压总是比栅极电压低几伏（低超过 $V_{G S (T H)}$ V_{GS(TH)}（您可以在中找到）并且从未完全打开：

^{创建原理图}

尽管 MOSFET 的栅极电压为 +12V，但其源极（在本例中）电压为 +9.4V，因此 MOSFET 的漏极和源极之间的通道电压为 2.6V。该通道在此处通过近 1A 的电流，因此 MOSFET 消耗的功率为：

磷 = 我 \times 五 = 1A \times 2.6V ​ ​ = 2.6 瓦

P = I \times V = 1A \times 2.6V = 2.6W

几秒钟后 MOSFET 就会过热。

您必须将 MOSFET 与共源（源极接地）连接，以确保当栅极为 +12V 时它完全导通：

当负载（此处的 R1，即您的风扇）和源极（节点 S）保持在 0V 时，MOSFET 两端的电压仅为 0.1V 左右，电流为 1.2A，晶体管耗散的功率为：

磷 = 我 \times 五 = 1.2A \times 0.1V ​ ​ = 0.12 瓦

P = I \times V = 1.2A \times 0.1V = 0.12W

这更合理。除了晶体管在此配置中的不同行为外，唯一的其他区别是负载（风扇）位于晶体管的高端。

您使用的光耦合器具有推挽输出，完全能够直接驱动栅极，但您的设计中的 R93 太大，无法利用这一点。如果您使用 PWM 控制风扇速度，则需要更小的栅极电阻。如果您只是长时间（例如一秒或更长时间）打开和关闭风扇，那么我认为 1.5kΩ 就足够了，但我仍然建议使用较小的电阻。

在对风扇了解不多的情况下，我建议在风扇上跨接一个二极管，以保护 MOSFET 免受电感负载引起的电压尖峰的影响。

R95 仅用于降低栅极电位，通过与 R93 形成分压器，这在原始电路中会进一步降低源极电位，而这正是 MOSFET 发热的根本原因。移除 R95 肯定会改善原始电路的性能。这完全没有必要（对于共漏极或共源极），因为这种特定的晶体管模型可以容忍 $V_{G S}$ V_{GS}最高可达16V。

如果光耦合器的输出能够浮动，R94 会很有用，并且可以防止 MOSFET 在这种情况下意外开启。光耦合器的推挽输出不能浮动，并且始终是明确的高或低，这使得 R94 毫无意义，尤其是考虑到 R95 具有相同的效果。

以下是我的建议：

最后，不要忘记电源去耦电容，靠近电机正极和 MOSFET 源极，也靠近光耦合器的 $V_{C C}$ V_{CC}和 $V_{E E}$ V_{EE}。

pcb – 为什么这个风扇控制电路中的 MOSFET 过热？ – 电子工程问答

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