MOS管的開關(guān)損耗計(jì)算

MOS 管的開關(guān)損耗對MOS 管的選型和熱評估有著重要的作用，尤其是在高頻電路中，比如開關(guān)電源，逆變電路等。

首先，我們來看下理想的MOSFET 開關(guān)波形，如圖Figure 1, 以及對應(yīng)的開關(guān)損耗常見的評估方法．

Figure 1. V & I waveforms when switching an Inductive Load

交越時(shí)間tcross， Vds 與 Id 組成的陰影面積為導(dǎo)通時(shí)的能量損耗：

假設(shè)MOSFET 開通和關(guān)斷的交越時(shí)間均為tcross，那么我們可以得出一個(gè)完整開關(guān)周期的開關(guān)損耗如下：

我們把柵極驅(qū)動信號同步到圖Figure 1中， 如Figure 2 所示，此時(shí)對應(yīng)的交越時(shí)間為 t1 + t2。

Figure ２. Ideal waveforms at MOSFET turn on

如果考慮源極的寄生電感，驅(qū)動電路如Figure 3 所示．

Figure 3. MOSFET with **parasitic Inductance

對t1 區(qū)間進(jìn)行分析：

柵極電壓以及寄生電感電壓為：

由于t1 時(shí)間很短，所以我們可以近似用上管剛導(dǎo)通時(shí)的谷底電流Io- ΔI/2 來替代dIDS。

柵極驅(qū)動電流：

t1 的時(shí)間計(jì)算：

MOS 在 t1 區(qū)間對應(yīng)的功率損耗：

對t２ 區(qū)間進(jìn)行分析：

寄生電感電壓為：

由于t2 時(shí)間很短，電感電流可以近似為不變，變化的是下管關(guān)斷時(shí)下管輸出電容充電電流ICoss(LS)

柵極驅(qū)動電流：

t2 的時(shí)間計(jì)算：

MOS 在 t2 區(qū)間對應(yīng)的功率損耗:

那么開通時(shí)MOS的開啟損耗為：

類似的分析方法，根據(jù)MOS 管的關(guān)斷波形 Figure 4，我們可以推導(dǎo)出對應(yīng)的損耗：

Figure ４. Ideal waveforms at MOSFET turn off

那么開通時(shí)MOS的關(guān)斷時(shí)損耗為：

那么MOS 在一個(gè)完整開關(guān)周期的開關(guān)損耗為：

如果開通和關(guān)斷時(shí)的交越時(shí)間相同，那么開關(guān)損耗就可以簡化為如下：