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  • 開關電源MOS管損耗如何處理
    • 發布時間:2020-11-03 15:55:36
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    開關電源,又稱交換式電源、開關變換器,是一種高頻化電能轉換裝置,是電源供應器的一種。開關電源利用的切換晶體管多半是在全開模式及全閉模式之間切換,這兩個模式都有低耗散的特點,切換之間的轉換會有較高的耗散,但時間很短,所以開關電源比較節省能源,產生廢熱較少。開關電源的高轉換效率是其一大優點,而開關電源工作頻率高,也可以使用小尺寸、輕重量的變壓器,開關電源重量也會比較輕。開關電源產品廣泛應用于工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明等領域。
    開關電源MOS管
    電源插座
    開關電源的損耗不僅有待機損耗、使用損耗等等,其中也包括開關電源MOS管損耗。而開關電源MOS管損耗具體有哪一些呢?小課堂這就和大家來細說。
    開關電源MOS管
    損耗低的開關電源
    開關損耗
    開關損耗包括傳導損耗和截止損耗。
    1、導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時產生的功率損耗。
    2、開關損耗,包括導通損耗和匝間損耗,是硬開關和軟開關中經常討論的問題。
    所謂導通損耗(turn on loss)是指當非理想開關接通時,開關電壓不會立即降到零,而是有一個下降時間。同時,其電流不會立即上升到負載電流,但也有上升時間。在這段時間內,開關管的電流和電壓有一個重疊區,會產生損耗,即導通損耗。通過這個類比,我們可以得到關斷損耗的原因,這里不再贅述。開關損耗的另一個含義是在開關電源中,當開關大功率MOS晶體管時,寄生電容需要充放電,這也會造成損耗。
    MOS晶體管損耗的部分組成。
    1、導通損耗PON
    導通損耗是指MOSFET完全打開后,負載電流IDS(On)(T)對電阻RDS(On)的電壓降引起的損耗。
    導通損耗計算:首先通過計算得到IDS(on)(T)的函數表達式,并計算其有效值IDS(on)RMS。然后按如下公式計算:PON=IDS(on)rms2×RDS(on)×K×don注:計算IDS(on)RMS的周期僅為on-time ton,而不是整個工作周期ts;RDS(on)隨IDS(on)(T)值和設備節點溫度而變化,此時的原則是根據規范找到接近預期工況的RDS(on)值(即乘以規范中提供的溫度系數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)應力作用下產生的損耗。
    截止損耗計算:首先通過計算得到MOSFET的漏源電壓VDS(off),然后找到器件規范中提供的IDSS,然后按如下公式計算:poff=VDS(off)×IDSS×(1-don)注:IDSS會根據VDS(off)而變化,規范中提供的這個值是近似V(BR)DSS條件下的參數。如果計算出的漏源電壓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。
    3、驅動損耗PGs
    驅動損耗是指由柵極接收驅動功率而引起的損耗。
    計算驅動損耗,在確定驅動電源電壓VGS后,可按以下公式計算:PGs=VGS×QG×FS注:QG為總驅動功率,可通過器件規格找到。
    4、COS電容器放電損耗PDS
    COS電容器的放電損耗是指在導通過程中,MOS輸出電容器漏源處存儲的電場的放電損耗。
    coss電容器放電損耗的計算:首先必須計算或預測啟動前的VDS,然后按以下公式計算: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。這個值可以在設備規范中找到。
    5、體內寄生二極管正向導通損耗
    體內寄生二極管正向導通損耗是指MOS中寄生二極管正向壓降在攜帶電流時所造成的損耗。
    在體內寄生二極管正向導通損耗計算中,有必要對二極管的寄生損耗進行計算。公式如下:Pd_f=IF×VDF×tx×fs,式中:IF為二極管載流,VDF為二極管正向導通壓降,tx為二極管在一個周期內的載流時間。注:器件的結溫和載流不同。根據實際應用環境,可以在規范中找到盡可能接近的值。
    開關電源MOS管
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