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开关电源MOS管损耗汇总

作者:网络        发布时间:09-22        点击:
摘要 : 开关电源的损耗不仅有待机损耗、使用损耗等等,其中也包括开关电源MOS管损耗。而开关电源MOS管损耗具体有哪一些呢?立深鑫电子这就和大家来细说。
开关电源,又称交换式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置,是电源供应器的一种。开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式及全闭模式之间切换,这两个模式都有低耗散的特点,切换之间的转换会有较高的耗散,但时间很短,所以开关电源比较节省能源,产生废热较少。开关电源的高转换效率是其一大优点,而开关电源工作频率高,也可以使用小尺寸、轻重量的变压器,开关电源重量也会比较轻。开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明等领域。

MOS管

开关电源的损耗不仅有待机损耗、使用损耗等等,其中也包括开关电源MOS管损耗。而开关电源MOS管损耗具体有哪一些呢?立深鑫电子这就和大家来细说。

开关损耗

开关损耗包括传导损耗和截止损耗。

1、导通损耗是指功率晶体管从截止到接通的功率损耗。截止损耗是指功率晶体管从接通到断开时产生的功率损耗。

2、开关损耗,包括导通损耗和匝间损耗,是硬开关和软开关中经常讨论的问题。

所谓导通损耗(turn on loss)是指当非理想开关接通时,开关电压不会立即降到零,而是有一个下降时间。同时,其电流不会立即上升到负载电流,但也有上升时间。在这段时间内,开关管的电流和电压有一个重叠区,会产生损耗,即导通损耗。通过这个类比,我们可以得到关断损耗的原因,这里不再赘述。开关损耗的另一个含义是在开关电源中,当开关大功率MOS晶体管时,寄生电容需要充放电,这也会造成损耗。

MOS晶体管损耗的部分组成

1、驱动损耗PGs

驱动损耗是指由栅极接收驱动功率而引起的损耗。

计算驱动损耗,在确定驱动电源电压VGS后,可按以下公式计算:PGs=VGS×QG×FS注:QG为总驱动功率,可通过器件规格找到。

2、导通损耗PON

导通损耗是指MOSFET完全打开后,负载电流IDS(On)(T)对电阻RDS(On)的电压降引起的损耗。

导通损耗计算:首先通过计算得到IDS(on)(T)的函数表达式,并计算其有效值IDS(on)RMS。然后按如下公式计算:PON=IDS(on)rms2×RDS(on)×K×don注:计算IDS(on)RMS的周期仅为on-time ton,而不是整个工作周期ts;RDS(on)随IDS(on)(T)值和设备节点温度而变化,此时的原则是根据规范找到接近预期工况的RDS(on)值(即乘以规范中提供的温度系数K)。

3、截止损耗poff

截止损耗是指MOSFET完全切断后,漏电流IDSS在漏源电压VDS(off)应力作用下产生的损耗。

截止损耗计算:首先通过计算得到MOSFET的漏源电压VDS(off),然后找到器件规范中提供的IDSS,然后按如下公式计算:poff=VDS(off)×IDSS×(1-don)注:IDSS会根据VDS(off)而变化,规范中提供的这个值是近似V(BR)DSS条件下的参数。如果计算出的漏源电压VDS(off)很大,接近V(BR)DSS,则可以直接引用该值。如果很小,可以取零值,即忽略此项。

4、COS电容器放电损耗PDS

COS电容器的放电损耗是指在导通过程中,MOS输出电容器漏源处存储的电场的放电损耗。

coss电容器放电损耗的计算:首先必须计算或预测启动前的VDS,然后按以下公式计算:Pds=1/2×VDS(off-end)2×coss×fs注:COS是MOSFET的输出电容,一般可以等于CDs。这个值可以在设备规范中找到。

5、体内寄生二极管正向导通损耗

体内寄生二极管正向导通损耗是指MOS中寄生二极管正向压降在携带电流时所造成的损耗。

在体内寄生二极管正向导通损耗计算中,有必要对二极管的寄生损耗进行计算。公式如下:Pd_f=IF×VDF×tx×fs,式中:IF为二极管载流,VDF为二极管正向导通压降,tx为二极管在一个周期内的载流时间。注:器件的结温和载流不同。根据实际应用环境,可以在规范中找到尽可能接近的值。

上面就是立深鑫今天分享的,关于开关电源MOS管损耗的内容。在看了这篇分享之后,大家应该都有一定的深入了解。但开关电源的领域是很大的,大家可以留意后续关于电源MOS管的分享。

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