開(kāi)關(guān)電源MOS管損耗要怎么處理

開(kāi)關(guān)電源，又稱交換式電源、開(kāi)關(guān)變換器，是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，是電源供應(yīng)器的一種。開(kāi)關(guān)電源利用的切換晶體管多半是在全開(kāi)模式及全閉模式之間切換，這兩個(gè)模式都有低耗散的特點(diǎn)，切換之間的轉(zhuǎn)換會(huì)有較高的耗散，但時(shí)間很短，所以開(kāi)關(guān)電源比較節(jié)省能源，產(chǎn)生廢熱較少。開(kāi)關(guān)電源的高轉(zhuǎn)換效率是其一大優(yōu)點(diǎn)，而開(kāi)關(guān)電源工作頻率高，也可以使用小尺寸、輕重量的變壓器，開(kāi)關(guān)電源重量也會(huì)比較輕。開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明等領(lǐng)域。

電源插座

開(kāi)關(guān)電源的損耗不僅有待機(jī)損耗、使用損耗等等，其中也包括開(kāi)關(guān)電源MOS管損耗。而開(kāi)關(guān)電源MOS管損耗具體有哪一些呢？小課堂這就和大家來(lái)細(xì)說(shuō)。

開(kāi)關(guān)電源MOS管

開(kāi)關(guān)損耗

開(kāi)關(guān)損耗包括傳導(dǎo)損耗和截止損耗。

1、導(dǎo)通損耗是指功率晶體管從截止到接通的功率損耗。截止損耗是指功率晶體管從接通到斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的功率損耗。

2、開(kāi)關(guān)損耗，包括導(dǎo)通損耗和匝間損耗，是硬開(kāi)關(guān)和軟開(kāi)關(guān)中經(jīng)常討論的問(wèn)題。

所謂導(dǎo)通損耗（turn on loss）是指當(dāng)非理想開(kāi)關(guān)接通時(shí)，開(kāi)關(guān)電壓不會(huì)立即降到零，而是有一個(gè)下降時(shí)間。同時(shí)，其電流不會(huì)立即上升到負(fù)載電流，但也有上升時(shí)間。在這段時(shí)間內(nèi)，開(kāi)關(guān)管的電流和電壓有一個(gè)重疊區(qū)，會(huì)產(chǎn)生損耗，即導(dǎo)通損耗。通過(guò)這個(gè)類比，我們可以得到關(guān)斷損耗的原因，這里不再贅述。開(kāi)關(guān)損耗的另一個(gè)含義是在開(kāi)關(guān)電源中，當(dāng)開(kāi)關(guān)大功率MOS晶體管時(shí)，寄生電容需要充放電，這也會(huì)造成損耗。

MOS晶體管損耗的部分組成。

1、導(dǎo)通損耗PON

導(dǎo)通損耗是指MOSFET完全打開(kāi)后，負(fù)載電流IDS（On）（T）對(duì)電阻RDS（On）的電壓降引起的損耗。

導(dǎo)通損耗計(jì)算：首先通過(guò)計(jì)算得到IDS（on）（T）的函數(shù)表達(dá)式，并計(jì)算其有效值IDS（on）RMS。然后按如下公式計(jì)算：PON=IDS（on）rms2×RDS（on）×K×don注：計(jì)算IDS（on）RMS的周期僅為on-time ton，而不是整個(gè)工作周期ts；RDS（on）隨IDS（on）（T）值和設(shè)備節(jié)點(diǎn)溫度而變化，此時(shí)的原則是根據(jù)規(guī)范找到接近預(yù)期工況的RDS（on）值（即乘以規(guī)范中提供的溫度系數(shù)K）。

2、截止損耗poff

截止損耗是指MOSFET完全切斷后，漏電流IDSS在漏源電壓VDS（off）應(yīng)力作用下產(chǎn)生的損耗。

截止損耗計(jì)算：首先通過(guò)計(jì)算得到MOSFET的漏源電壓VDS（off），然后找到器件規(guī)范中提供的IDSS，然后按如下公式計(jì)算：poff=VDS（off）×IDSS×（1-don）注：IDSS會(huì)根據(jù)VDS（off）而變化，規(guī)范中提供的這個(gè)值是近似V（BR）DSS條件下的參數(shù)。如果計(jì)算出的漏源電壓VDS（off）很大，接近V（BR）DSS，則可以直接引用該值。如果很小，可以取零值，即忽略此項(xiàng)。

3、驅(qū)動(dòng)損耗PGs

驅(qū)動(dòng)損耗是指由柵極接收驅(qū)動(dòng)功率而引起的損耗。

計(jì)算驅(qū)動(dòng)損耗，在確定驅(qū)動(dòng)電源電壓VGS后，可按以下公式計(jì)算：PGs=VGS×QG×FS注：QG為總驅(qū)動(dòng)功率，可通過(guò)器件規(guī)格找到。

4、COS電容器放電損耗PDS

COS電容器的放電損耗是指在導(dǎo)通過(guò)程中，MOS輸出電容器漏源處存儲(chǔ)的電場(chǎng)的放電損耗。

coss電容器放電損耗的計(jì)算：首先必須計(jì)算或預(yù)測(cè)啟動(dòng)前的VDS，然后按以下公式計(jì)算：Pds=1/2×VDS（off-end）2×coss×fs注：COS是MOSFET的輸出電容，一般可以等于CDs。這個(gè)值可以在設(shè)備規(guī)范中找到。

5、體內(nèi)寄生二極管正向?qū)〒p耗

體內(nèi)寄生二極管正向?qū)〒p耗是指MOS中寄生二極管正向壓降在攜帶電流時(shí)所造成的損耗。

在體內(nèi)寄生二極管正向?qū)〒p耗計(jì)算中，有必要對(duì)二極管的寄生損耗進(jìn)行計(jì)算。公式如下：Pd_f=IF×VDF×tx×fs，式中：IF為二極管載流，VDF為二極管正向?qū)▔航担瑃x為二極管在一個(gè)周期內(nèi)的載流時(shí)間。注：器件的結(jié)溫和載流不同。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，可以在規(guī)范中找到盡可能接近的值。

供電單位

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