mosFET开关损耗的分析

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mosFET开关损耗的分析 [复制链接]

 

MOSFET的简化模型：

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须要注意的是MOSFET的漏极，源极，和栅极之间的寄生电容，Cgd,Cds,Cgs,这些微小的电容是提高开关效率的重要因素，特别是在很高的开关频率下。

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当沟道完全打开，沟道电阻(RDS(ON))降到最低；如果降低栅极电压，沟道电阻则升高，直到几乎没有电流通过漏极、源极，这时MOSFET处于断开状态。可以预见，沟道的体积愈大，导通电阻愈小。

 

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同时，较大的沟道也需要较大的控制栅极。由于栅极类似于电容，较大的栅极其电容也较大，这就需要更多的电荷来开关MOSFET。同时，较大的沟道也需要更多的时间使MOSFET打开或关闭。工作在高开关频率时，这些特性对转换效率的下降有重要影响。

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在低开关频率或低功率下，对SMPS MOSFET的功率损耗起决定作用的是RDS(ON)，其它非理想参数的影响通常很小，可忽略不计。而在高开关频率下，这些动态特性将受到更多关注，因为这种情况下它们是影响开关损耗的主要原因。

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导通转换过程第一阶段：

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对栅极电容充电将消耗一定的功率，断开MOSFET时，这些能量通常被消耗到地上。这样，除了消耗在MOSFET导通电阻的功率外，SMPS的每一开关周期都消耗功率。显然，在给定时间内栅极电容充放电的次数随开关频率而升高，功耗也随之增大。开关频率非常高时，开关损耗会超过MOSFET导通电阻的损耗。

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MOSFET的导通和关断需要一定的过渡时间，以对沟道充电，产生电流或对沟道放电，关断电流。

MOSFET参数表中，这些参数称为导通上升时间和关断下降时间。

低导通电阻MOSFET的开启、关断时间相对要长。

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当MOSFET开启、关闭时，沟道同时加有漏极到源极的电压和导通电流，其乘积等于功率损耗。三个基本功率是：
P = I*E
P = I2*R
P = E2/R

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对上述公式积分得到功耗，可以对不同的开关频率下的功率损耗进行评估。
MOSFET的开启和关闭的时间是常数，当占空比不变而开关频率升高时，状态转换的时间相应增加，导致总功耗增加。

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例如，工作在50%占空比500kHz，如果开启时间和关闭时间各为0.1MS，那么导通时间和断开时间各为0.4MS。

如果开关频率提高到1MHz，开启时间和关闭时间仍为0.1MS，导通时间和断开时间则为0.15MS。这样，用于状态转换的时间比实际导通、断开的时间还要长。

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可以用一阶近似更好地估计MOSFET的功耗，MOSFET栅极的充放电功耗的一阶近似公式是：
　　EGATE = QGATE×VGS,
QGATE是栅极电荷，VGS是栅源电压。

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在变换器中，从开启到关闭、从关闭到开启过程中产生的功耗可以近似为：
　　ET = (abs[VOUT - VIN]×ISW×t)/2
　　其中ISW是通过MOSFET的平均电流（典型值为0.5IPK），t是MOSFET参数表给出的开启、关闭时间。

PowerAnts

牛B，月底了，又开始抢工分了，哈哈。整合一下再发看起来没那么费力，算了，搬砖去了

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PowerAnts 发表于 2019-9-26 10:16 牛B，月底了，又开始抢工分了，哈哈。整合一下再发看起来没那么费力，算了，搬砖去了

哪里啊，这个月有点事情忙，来这里的时间变少了，发帖风格一直都是这样，保持就好。

PowerAnts

不找茶了，昨天自已删了好几贴

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PowerAnts 发表于 2019-9-27 10:28 不找茶了，昨天自已删了好几贴

找茬好，那你找的多看的人就学的多，这不是你希望的结果吗？

china138

还是整合好，整合后不会被那些热点等等的干扰，看起来不那么累。要不然就要自己复制到word学习了

PowerAnts

伟林电源 发表于 2019-9-27 17:50 找茬好，那你找的多看的人就学的多，这不是你希望的结果吗？

算了，没那个闲心

PowerAnts

china138 发表于 2019-9-27 18:14 还是整合好，整合后不会被那些热点等等的干扰，看起来不那么累。要不然就要自己复制到word学习了

看了后面的，忘了前面的