导通损耗,指在 MOSFET 彻底敞开后负载电流(即漏源电流) IDS(on)(t) 在导通电阻 RDS(on) 上发生之压降形成的损耗。
先经过核算得到 IDS(on)(t) 函数表达式并算出其有效值 IDS(on)rms ,再经过如下电阻损耗核算式核算:
核算 IDS(on)rms 时运用的时期仅是导通时刻 Ton ,而不是整个作业周期 Ts ;RDS(on)会随 IDS(on)(t) 值和器材结点温度不同而有所不同,此刻的原则是根据标准书查找尽量挨近估计作业条件下的 RDS(on) 值(即乘以标准书供给的一个温度系数 K )。
截止损耗,指在 MOSFET 彻底截止后在漏源电压 VDS(off) 应力下发生的漏电流 IDSS 形成的损耗。
先经过核算得到 MOSFET 截止时所接受的漏源电压 VDS(off) ,在查找器材标准书供给之 IDSS ,再经过如下公式核算:
IDSS 会依 VDS(off) 改变而改变,而标准书供给的此值是在一近似 V(BR)DSS 条件下的参数。如核算得到的漏源电压 VDS(off) 很大以致挨近 V(BR)DSS 则可直接引证此值,如很小,则可取零值,即疏忽此项。
敞开进程损耗,指在 MOSFET 敞开进程中逐步下降的漏源电压 VDS(off_on)(t) 与逐步上升的负载电流(即漏源电流) IDS(off_on)(t) 穿插堆叠部分形成的损耗。
图 (C) 的实践测验到波形能够看到敞开完结后的 IDS(on_beginning)Ip1 (电源运用中 Ip1 参数往往是激磁电流的 初始值)。叠加的电流波峰切当数值咱们难以估计得到,其 跟电路架构和器材参数有关。例如 FLYBACK 中 实践电流应是 Itotal=Idp1+Ia+Ib (Ia 为次级端整流二极管的反向恢 来电流感应回初极的电流值 -- 即乘以匝比, Ib 为变压器 初级侧绕组层间寄生电容在 MOSFET 开关注册瞬间开释的 电流 ) 。这个难以估计的数值也是形成此部分核算误差的 主要原因之一。
关断进程损耗。指在 MOSFET 关断进程中 逐步上升的漏源电压 VDS(on_off) (t) 与逐步 下降的漏源电流 IDS(on_off)(t) 的穿插重 叠部分形成的损耗。
IDS(on_end) =Ip2 ,电源运用中这一参数往往是激磁电流 的结尾值。因漏感等要素, MOSFET 在关断完结后之 VDS(off_beginning) 往往都有一个很大的电压尖峰 Vspike 叠加其 上,此值可大致按经历预算。
Coss电容的泄放损耗,指MOS输出电容 Coss 截止期间储蓄的电场能于导同期间在漏源极上的泄放损耗。
Coss 为 MOSFET 输出电容,一般可等于 Cds ,此值可经过器材标准书查找得到。
体内寄生二极管正导游通损耗,指MOS体内寄生二极管在承载正向电流时因正向压降形成的损耗。
在一些运用体内寄生二极管进行载流的运用中(例如同步整流),需求对此部分之损耗进行核算。公式如下:
其间:IF 为二极管承载的电流量, VDF 为二极管正导游通压降, tx 为一周期内二极管承载电流的时刻。
会因器材结温及承载的电流巨细不同而不同。可根据实践运用环境在其标准书上查找到尽量挨近之数值。
体内寄生二极管反向恢复损耗,指MOS体内寄生二极管在承载正向电流后因反向压致使的反向恢复形成的损耗。
其间:VDR 为二极管反向压降, Qrr 为二极管反向恢来电量,由器材供给之标准书中查找而得。
在电源电路运用中,往往首要考虑漏源电压 VDS 的挑选。在此上的基本原则为 MOSFET 实践作业环境中的最大峰值漏源极间的电压不大于器材标准书中标称漏源击穿电压的 90% 。即:
注:一般地, V(BR)DSS 具有正温度系数。故应取设备最低作业温度条件下之 V(BR)DSS值作为参阅。
其次考虑漏极电流的挑选。基本原则为 MOSFET 实践作业环境中的最大周期漏极电流不大于标准书中标称最大漏源电流的 90% ;漏极脉冲电流峰值不大于标准书中标称漏极脉冲电流峰值的 90% 即:
注:一般地, ID_max 及 ID_pulse 具有负温度系数,故应取器材在最大结温条件下之 ID_max 及 ID_pulse 值作为参阅。器材此参数的挑选是极为不确定的—主要是受作业环境,散热技能,器材其它参数(如导通电阻,热阻等)等彼此束缚影响所造成的。终究的断定根据是结点温度(即如下第六条之“耗散功率束缚”)。根据经历,在实践运用中标准书目中之 ID 会比实践最大作业电流大数倍,这是由于散耗功率及温升之限束缚束。在初选核算时期还须根据下面第六条的散耗功率束缚不断调整此参数。主张初选于 3~5 倍左右 ID = (3~5)*ID_max。
MOSFEF 的驱动要求由其栅极总充电电量( Qg )参数决议。在满意其它参数要求的情况下,尽量挑选 Qg 小者以便驱动电路的规划。驱动电压挑选在确保远离最大栅源电压( VGSS )前提下使 Ron 尽量小的电压值(一般运用器材标准书中的主张值)
小的 Ron 值有利于减小导通期间损耗,小的 Rth 值可减小温度差(相同耗散功率条件下),故有利于散热。
详细核算公式应根据详细电路及作业条件而定。例如在同步整流的运用场合,还要考虑体内二极管正导游通期间的损耗和转向截止时的反向恢复损耗。损耗核算可参阅下文的“MOS管损耗的8个组成部分”部分。
器材稳态损耗功率 PD,max 应以器材最大作业结温度束缚作为考量根据。如能够预先知道器材作业环境温度,则能够按如下办法预算出最大的耗散功率:
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