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MOS管開關(guān)管損耗計算方法公式詳解

MOSFET的開關(guān)損耗

一個功率MOSFET可以實現(xiàn)的最大開關(guān)頻率依賴于開關(guān)損耗。每個脈沖周期的能量損耗就像其他器件一樣是可以估算的，可通過在開通和關(guān)斷過程中對V(t)和i(t)的乘積進行積分計算。在開通期間，可以估算為

在實際情況中，每個脈沖的能量損耗由波形圖決定。現(xiàn)代示波器可以計算出電流和電壓的乘積并在選定時間內(nèi)積分可以進行估算

假定在Tfv時刻，由二極管引起的最大反向電流IRRM呈線性衰減。對于關(guān)斷過程，能量損耗可以估算為

由可知其值近似為

總的開關(guān)損耗由下式?jīng)Q定：

導(dǎo)通損耗和阻斷損耗還要相加到開關(guān)損耗上。對于功率MOSFET,阻斷狀態(tài)下的漏電流大約有幾微安，因此阻斷損耗可以忽略不計。導(dǎo)通損耗是不可以忽略的。

定義占空比d為MOSFET導(dǎo)通相對整個開關(guān)周期的間隔的比值。導(dǎo)通損耗可以根據(jù)以下公式估算：

總的損耗可以由下式得到

這些損耗只能通過熱流從管殼傳出去。最大允許損耗是由散熱條件、可承受的溫度差和熱阻決定的。

對舉例的 MOSFET IXYS IXFH 67 N10,由數(shù)據(jù)表中的熱阻值可以估算出開關(guān)頻率最高可達到300kHz.很明顯，MOSFET作為一個單極型器件，是現(xiàn)有最快的Si半導(dǎo)體開關(guān)器件。

潛在的開關(guān)轉(zhuǎn)換頻率一方面依賴于熱參數(shù)，同時也要考慮電路中的其他器件，因此整個電路必須是最優(yōu)化的。由式（9-34)和式（9-36)可知開關(guān)損耗由開關(guān)時間決定。更小的柵電阻Rc可以減少開關(guān)時間，從而可以降低開關(guān)損耗。另一方面，斜率的陡峭度在實際中也是要受到限制的：

1)電機繞組的限制，它抗不住過高的dv/dt.

2)還要受感性電路中必不可少的續(xù)流二極管的限制。續(xù)流二極管選擇不當(dāng)?shù)?/span>

話，提高di/dt就會導(dǎo)致急速開關(guān)特性，出現(xiàn)電壓尖峰和振蕩等現(xiàn)象。

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