MOS管常识-MOSFET耗散功率计较图文详细剖析-KIA MOS管

计较MOSFET的耗散功率

为了肯定一个MOSFET是不是合适于某特定操纵，你必须计较一下其功率耗散，它首要包罗阻性和开关耗损两部分:

由于MOSFET耗散功率很大水平上依靠于它的导通电阻(Rds(ON)，计较RDs(ON)看上去是一个很好的动身点。可是MOSFET的Rds(ON)与它的结温(Tj)有关。话说返来，Tj 又依靠于MOSFET的功率耗散和MOSFET的热阻(θjA)。如许，仿佛很难找到一个着眼点。由于功率耗散的计较触及到多少个彼此依靠的身分，咱们可以或许接纳一种迭代进程取得咱们所须要的成果。

迭代进程始于为每一个MOSFET假设一个结温，然后，计较每一个MOSFET各自的功率耗散和许可的环境温度。当许可的环境气温到达或略高于希冀的机壳内最高温度时，这个进程便竣事了。有些人总试图使这个计较所得的环境温度尽可以或许高，但凡是这并不是一个好主张。

如许作就请求接纳更高贵的MOSFET,在MOSFET下铺设更多的铜膜，或请求接纳一个更大、更快速的电扇产生气流一所有这些都不是咱们所希冀的。从某种意思上讲，先假设一个MOSFET结温，然后再计较环境温度，这是一种逆向的斟酌体例。究竟结果环境温度决议了MOSFET的结温一而不是相反。

不过，从一个假设的结温起头计较要比从环境温度起头轻易一些。对开关MOSFET和同步整流器，咱们可以或许挑选一个最大许可的管芯结温(TJ(HOT)作为迭代进程的动身点。

大都MOSFET的数据手册只划定了+25°C下的最大Rds(ON)，不过比来有些产物也提供了+125'C下的最大值。MOSFET的RDS(ON)跟着温度而增添，典范温度系数在0.35%/°C至0.5%/°C之间。

若是拿不准，可以或许用一个较为激进的温度系数和MOSFET的+25°C规格(或+125°C规格，若是有的话)类似预算在选定的TJ（HOT)下的最大Rds(ON):

此中，Rds(ON)SPEC 是计较所用的MOSFET导通电阻，TsPEC 是划定Rds(ON)SPEc时的温度。操纵计算出的Rds(ON)HOT,可以或许肯定同步整流器和开关MOSFET的功率耗损，详细做法以下所述,咱们将会商若何计较各个MOSFET在给定的管芯温度下的功率耗损，和实现迭代进程的后续步骤(全部进程胪陈于图1)。

同步整流器的功率耗损

除最轻负载之外，各类环境下同步整流器MOSFET的漏源电压在翻开和封闭进程中城市被续流二极管钳位。是以，同步整流器几近不开关耗损,它的功率耗损很轻易计较。只要要斟酌阻性耗损便可。最坏环境下的耗损产生在同步整流器任务在最大占空比时，也便是当输人电压到达最大时。

操纵同步整流器的RDS(ON)HOT和任务占空比，经由进程欧姆定律，咱们可以或许类似计较出它的功率耗损:

开关MOSFET的功率耗散

开关MOSFET的阻性耗损计较和同步整流器非常类似，也要操纵它的占空比(不同于前者)和

开关MOSFET的开关耗损计较起来比拟坚苦，因为它依靠于很多难以量化并且凡是不规格的因素，这些身分同时影响到翻开和封闭进程。咱们可以或许起首用以下大略的类似公式对某个MOSFET停止评估，而后经由进程尝试对其机能停止考证:

此中CRss是MOSFET的反向传输电容(数据手册中的一个参数)，fsw 为开关频次，IGATE是MOSFET的栅极驱动器在MOSFET处于临界导通(VGs位于栅极充电曲线的平展地区)时的接收/源出电流。一旦基于本钱身分将挑选规模减少到了特定的某一代MOSFET(不同代MOSFET的本钱不同很大)，咱们就可以或许在这一代的器件中找到一个能够使功率耗散最小的器件。

这个器件应当具备均衡的阻性和开关耗损。利用更小(更快)的器件所增添的阻性耗损将跨越它在开关耗损方面的下降,而更大(Rds(ON)更低)的器件所增添的开关耗损将跨越它对阻性耗损的下降。若是VIN是变更的，须要在VIN(MAX)和VIN(MIN)下分别计较开关MOSFET的功率耗散。

MOSFET功率耗散的最坏环境可以或许会呈现在最低或最高输出电压下。该耗散功率是两种身分之和:在VIN(MIN)时到达最高的阻性耗散(占空比拟高)，和在VIN（MAx)时到达最高的开关耗损(由于VIN2项的原因)。一个好的挑选应当在VIN的两种极度情况下具备大抵不异的耗散，并且在全部VIN规模内坚持均衡的阻性和开关耗损。

若是耗损在VIN(MIN)时较着超出跨越，则阻性耗损起主导感化。这类环境下，可以或许斟酌用一个更大一点的开关MOSFET(或将一个以上的多个管子相并联)以下降RDs(ON).但若是在VIN(MAx)时耗损显著超出跨越，则应当斟酌下降开关MOSFET的尺寸(如果是多管并联的话，或去掉一个MOSFET)，以便使其开关速率更快一点。

若是阻性和开关耗损已达均衡，但总功耗依然过高，有多种体例可以或许处理:转变题目的界说。比方，从头界说输人电压规模。

转变开关频次以便下降开关耗损，有可以或许利用更大一点的、RdS(ON)更低的开关MOSFET。

增添栅极驱动电流，有可以或许下降开关耗损。MOSFET本身的外部栅极电阻终究限定了栅极驱动电流，现实上限定了这类体例的有效性。

接纳一个改良手艺的MOSFET，以便同时获得更快的开关速率、更低的RDS(ON)和更低的栅极电阻。

离开某个给定的前提对MOSFET的尺寸作更邃密的调剂是不大可以或许的，由于器件的挑选规模是有限的。挑选的底线是MOSFET在最坏环境下的功耗必须可以或许被耗散掉。

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