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bat365在线官网登录入口:干货8种开合电源MOS管的职业损耗计算

栏目:行业动态 发布时间:2024-08-14
 导通消费,指在 MOSFET 一同敞开后负载电流(即漏源电流) IDS(on)(t) 在导通电阻 RDS(on) 上产生之压降变成的消灭。  先经历争辩取得

  导通消费,指在 MOSFET 一同敞开后负载电流(即漏源电流) IDS(on)(t) 在导通电阻 RDS(on) 上产生之压降变成的消灭。

  先经历争辩取得 IDS(on)(t) 函数表明式并算出其有效值 IDS(on)rms ,再通过如下电阻花费核算式核算:

  Pon=IDS(on)rms2 × RDS(on) × K × Don

  争辩 IDS(on)rms 时运用的时期仅是导通时刻 Ton ,而不是一切管事周期 Ts ;RDS(on)会随 IDS(on)(t) 值和器材结点温度不同而有所不同,此刻的规章是据守标准书查找只管接近揣度任务条件下的 RDS(on) 值(即乘以标准书供给的一个温度系数 K )。

  完毕消磨,指在 MOSFET 完备停手后在漏源电压 VDS(off) 应力下产生的走电流 IDSS 变成的消费。

  先通过争辩取得 MOSFET 阻挠时所接收的漏源电压 VDS(off) ,在探寻器材标准书供给之 IDSS ,再经历如下公式计较:

  IDSS 会依 VDS(off) 弯曲而蜕变,而标准书供给的此值是在一宛如 V(BR)DSS 条件下的参数。如争辩取得的漏源电压 VDS(off) 很大甚至接近 V(BR)DSS 则可直接引证此值,如很小,则可取零值,即疏忽此项。

  敞开始末打发,指在 MOSFET 敞开源委中逐步消浸的漏源电压 VDS(off_on)(t) 与逐步飞扬的负载电流(即漏源电流) IDS(off_on)(t) 交织重迭控制变成的消耗。

  敞开进程 VDS(off_on)(t) 与 IDS(off_on)(t) 交织波形如上图所示。开始须比赛或核算取得敞开岁月前之 VDS(off_end) 、敞开完成后的 IDS(on_beginning) 即图示之 Ip1 ,以及 VDS(off_on)(t) 与 IDS(off_on)(t) 浸迭时刻 Tx 。然后再经历如下公式计较:

  Poff_on= fs ×∫ Tx VDS(off_on)(t) × ID(off_on)(t) × dt

  实际计较中重要有两种若是 — 图 (A) 那种倘若觉得 VDS(off_on)(t) 的着手下降与 ID(off_on)(t) 的逐步飞扬一起迸发;图 (B) 那种假若认为 VDS(off_on)(t) 的消重是从 ID(off_on)(t) 翱翔到最大值后才起头。图 (C) 是 FLYBACK 架构路中一 MOSFET 本质实验到的波形,其更接近于 (A) 类倘若。针对这两种倘若延伸出两种核算公式:

  (A) 类假使 Poff_on=1/6 × VDS(off_end) × Ip1 × tr × fs

  (B) 类若是 Poff_on=1/2 × VDS(off_end) × Ip1 × (td(on)+tr) × fs

  图 (C) 的本质测验到波形或许看到敞开告终后的 IDS(on_beginning)Ip1 (电源行使中 Ip1 参数往往是激磁电流的 初始值)。迭加的电流波峰真实数值一切人难以估计取得,其 跟电路架议和器材参数有关。比如 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 复电流认为回初极的电流值 -- 即乘以匝比, Ib 为变压器 初级侧绕组层间寄生电容在 MOSFET 开关理解片刻开释的 电流 ) 。这个难以估计的数值也是变成此部分比赛缺陷的 首要来由之一。

  关断进程消耗。指在 MOSFET 合断通过中 渐渐上涨的漏源电压 VDS(on_off) (t) 与渐渐 下降的漏源电流 IDS(on_off)(t) 的交织浸 迭控制构成的花费。

  如上图所示,此约束损耗争辩事理及设备跟 Poff_on 肖似。首要须比赛或估计得到关断中断后之漏源电压 VDS(off_beginning) 、合断岁月前的负载电流 IDS(on_end) 即图示之 Ip2 以及 VDS(on_off) (t) 与 IDS(on_off)(t) 浸迭期间 Tx 。

  Poff_on= fs ×∫ Tx VDS(on_off) (t) × IDS(on_off)(t) × dt

  (A) 类假使 Poff_on=1/6 × VDS(off_beginning) × Ip2 × tf × fs

  (B) 类假定 Poff_on=1/2 × VDS(off_beginning) × Ip2 × (td(off)+tf) × fs

  IDS(on_end) =Ip2 ,电源运用中这一参数不时是激磁电流 的终端值。因漏感等身分, MOSFET 在合断完毕后之 VDS(off_beginning) 常常都有一个很大的电压尖峰 Vspike 迭加其 上,此值可粗陋按经历预算。

  Coss电容的泄放损耗,指MOS输出电容 Coss 阻滞岁月储蓄的电场能于导同岁月在漏源极上的泄放花费。

  Pds=1/2 × VDS(off_end)2 × Coss × fs

  Coss 为 MOSFET 输出电容,广大可等于 Cds ,此值可资格器材标准书搜索取得。

  体内寄生二极管正导游通花费,指MOS体内寄生二极管在承载正向电流时因正向压降变成的花费。

  在一些操作体内寄生二极管举办载流的运用中(例似乎步整流),必要对此极限之消耗进行争辩。公式如下:

  其间:IF 为二极管承载的电流量, VDF 为二极管正领导通压降, 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合而不同。可听命本质运用景象在其标准书上搜求到尽量接近之数值。

  体内寄生二极管反向克复打发,指MOS体内寄生二极管在承载正向电流后因反向压以致的反向克复构成的消灭。

  此中:VDR 为二极管反向压降, Qrr 为二极管反向恢复电量,由器材供给之标准书中搜刮而得。

  在电源电路运用中,不时最早商讨漏源电压 VDS 的弃取。在此上的来源划定为 MOSFET 本质就事景象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:广泛地, V(BR)DSS 具有正温度系数。故应取修造最低工作温度条款下之 V(BR)DSS值动作参阅。

  其次研商漏极电流的取舍。本源划定为 MOSFET 实践工作景象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:大都地, ID_max 及 ID_pulse 具有负温度系数,故应取器材在最大结温条款下之 ID_max 及 ID_pulse 值行为参阅。器材此参数的挑选是极为不裁夺的—重要是受就事景象,散热时刻,器材此外参数(如导通电阻,热阻等)等彼此约束功率所造成的。终末的占定凭仗是结点温度(即如下第六条之“耗散功率办理”)。听命经历,在实践运用中标准书目中之 ID 会比实际最大工作电流大数倍,这是由来散耗功率及温升之距离捆绑。在初选争辩时光还须听命下面第六条的散耗功率控制不断诊治此参数。倡议初选于 3~5 倍分配 ID = (3~5)*ID_max。

  MOSFEF 的驱动苦求由其栅极总充电电量( Qg )参数决意。在满足其他参数要求的情状下,即便挑选 Qg 小者以便驱动电路的计划。驱动电压取舍在确保间隔最大栅源电压( VGSS )条目下使 Ron 尽管小的电压值(一般行使器材标准书中的修议值)

  小的 Ron 值有利于减小导通年光光阴消磨,小的 Rth 值可减小温度差(相同耗散功率条款下),故有利于散热。

  PD = Pon + Poff + Poff_on + Pon_off + Pds + Pgs+Pd_f+Pd_recover

  周全争辩公式应根据彻底电路及劳作条款而定。比如在同步整流的运用场关,还要讨论体内二极管正导游通岁月的打发和转向抛弃时的反向恢复消磨。花费争辩可参阅下文的“MOS管损耗的8个组成约束”部分。

  器材稳态花费功率 PD,max 应以器材最大作事结温度规模行为考量依托。如能够预先流露器材干事景况温度,则能够按如下办法预算出最大的耗散功率:

  个中 Rθj-a 是器材结点到其工作情况之间的总热阻 , 席卷 Rθjuntion-case,Rθcase-sink,Rθsink-ambiance 等。如其间还有绝缘材料还须将其热阻研讨进去。


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