新闻中心

EEPW首页 > 电源与新能源 > 设计应用 > 大电流便携式DC/DC变换中MOSFET功耗的计算

大电流便携式DC/DC变换中MOSFET功耗的计算

作者:时间:2011-03-22来源:网络收藏

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/179365.htm

1.1 同步整流的

除最轻负载外,同步整流的漏、源电压在开通和关闭过程中都会被续流二极管钳位。因此,同步整流几乎没有开关损耗,它的PL只须考虑阻性损耗即可。最坏情况下的损耗发生在同步整流工作在最大占空比时,也就是输入电压达到最低时。利用同步整流的RDS(on)和工作占空比,通过欧姆定律可以近似出它的,即

PL=〔×RDS(on)hot〕×(2)

1.2 开关的功耗

开关的阻性损耗PR和同步整流非常相似,也要利用它的占空比(但不同于前者)和RDS(on)hot,即

PR=〔×RDS(on)hot〕×(3)

开关MOSFET的开关损耗起来比较困难,因为它依赖于许多难以量化并且没有规范的因素,这些因素同时影响到开通和关断过程。为此,可以首先用以下粗略的近似公式对某个MOSFET进行评价,然后通过实验对其性能进行验证,即

PS=(4)

式中:Crss为MOSFET的反向传输电容(数据手册中的一个参数);

fs为开关频率;

Igatb为MOSFET的栅极驱动器在MOSFET处于临界导通(Vgs位于栅极充电曲线的平坦区域)时的吸收/源出

若从成本因素考虑,将选择范围缩小到特定的某一代MOSFET(不同代MOSFET的成本差别很大),就可以在这一代的器件中找到一个能够使功率耗散最小的器件。这个器件应该具有均衡的阻性和开关损耗,使用更小、更快的器件所增加的阻性损耗将超过它在开关损耗方面的降低,而使用更大〔而RDS(on)更低〕的器件所增加的开关损耗将超过它对于阻性损耗的降低。

如果Vin是变化的,需要在Vin(max)Vin(min)下分别计算开关MOSFET的功耗。最坏情况可能会出现在最低或最高输入电压下。该功耗是两种因素之和:在Vin(min)时达到最高的阻性耗散(占空比较高),以及在Vin(max)时达到最高的开关损耗。一个好的选择应该在Vin的两种极端情况下具有大致相同的功耗,并且在整个Vin范围内保持均衡的阻性和开关损耗。

如果损耗在Vin(min)时明显高出,则阻性损耗起主导作用。这种情况下,可以考虑用一个更大一点的MOSFET(或将一个以上的MOSFET相并联)以降低RDS(on)。但如果在Vin(max)时损耗显著高出,则应该考虑用小一点的MOSFET(如果是多管并联的话,或者去掉一个M0SFET),以便使其开关速度更快一点。如果阻性和开关损耗已达平衡,但总功耗仍然过高,也有多种办法可以解决:

——改变或重新定义输入电压范围;

——降低开关频率以减小开关损耗,或选用RDS(on)更低的MOSFET;

——增加栅极驱动电流,有可能降低开关损耗;

——采用一个技术改进的MOSFET,以便同时获得更快的开关速度、更低的RDS(on)和更低的栅极电阻。

需要指正的是,脱离某个给定的条件对MOSFET的尺寸作更精细的调整是不大可能的,因为器件的选择范围是有限的。选择的底线是MOSFET在最坏情况下的功耗必须能够被耗散掉。

2 关于热阻

按照图1所示,继续进行迭代过程的下一步,以便寻找合适的MOSFET来作为同步整流和开关MOSFET。这一步是要计算每个MOSFET周围的环境温度,在这个温度下,MOSFET结温将达到我们的假定值。为此,首先需要确定每个MOSFET结到环境的热阻θJA

基尔霍夫电流相关文章:基尔霍夫电流定律




评论


相关推荐

技术专区

关闭