Mosfet功耗介紹與計算課件

1、mosfet功耗種類功耗種類介紹與計算介紹與計算prepared by : steven hsu1mosfet功耗介紹與計算mosfet 功耗通常在一 些資訊中只提到導(dǎo)通損失和開關(guān)損失，在上下橋接或同步整流應(yīng)用實務(wù)上還包含下列幾項損失，在功耗上的貢獻，在不同的應(yīng)用拓樸會有不同程度的貢獻，以下我們將進一步來探討。 1.導(dǎo)通損失conduction loss 2.開關(guān)損失switching loss 3.柵極驅(qū)動損失gate drive loss 4.體二極管導(dǎo)通損失body diode conduction loss 5.體二極管逆向恢復(fù)損失diode reverse-recovery loss

2、 6.輸出電容損失output capacitance lossmosfet 功耗種類介紹功耗種類介紹2mosfet功耗介紹與計算1. 1.導(dǎo)通損失導(dǎo)通損失conductionconduction lossloss : :mosfet 控制導(dǎo)通狀態(tài)下，洩極電流流經(jīng)mosfet 洩、源及所產(chǎn)生之功耗損失稱之，在圖 1 mosfet 動作波形時序圖中，為在t4t6週期時間所產(chǎn)生的功耗，其功耗等於 : pcond= irms x rds(on) 。mosfet 功耗種類介紹功耗種類介紹圖1 mosfet 動作波形時序圖 3mosfet功耗介紹與計算mosfet 功耗種類介紹功耗種類介紹2. 2.開關(guān)

3、損失開關(guān)損失switchingswitching lossloss : :mosfet 控制開通與關(guān)斷轉(zhuǎn)態(tài)下，所產(chǎn)生之開關(guān)切換功耗損失稱之，在圖 1 mosfet 動作波形時序圖中，為在t2t3與t7t8週期時間所產(chǎn)生的功耗。其中 t2t3週期為開通時之開關(guān)損失， t7t8週期則為關(guān)斷之開關(guān)損失。值得注意的是有些時候開關(guān)損失會大於導(dǎo)通損失，所以才會發(fā)展出零電壓、零電流等柔性切換拓樸產(chǎn)生，來降低開關(guān)切換動作時所帶來之功耗損失。其功耗在不同拓樸會有些許變化，以下為buck同步整流範例，其功耗等於 :* t2+t3=t7+t84mosfet功耗介紹與計算mosfet 功耗種類介紹功耗種類介紹3. 3

4、.柵極驅(qū)動損失柵極驅(qū)動損失gate drive lossgate drive loss : :mosfet 控制開通必須將柵極充電至最高驅(qū)動電壓，此時向柵極充滿電荷所產(chǎn)生之驅(qū)動功耗損失稱之，在圖 1 mosfet 動作波形時序圖中下方，為在t1t4顯示柵極各周期電荷量，控制開通時從t1開始充電，直至t4柵極充滿電荷，關(guān)斷時t7開始放電，直至t9完全放電，以下為buck同步整流範例，其功耗等於 : pgate (hs) = qg(hs) x vdriver x fswpgate (ls) = qg(hs) x vdriver x fsw5mosfet功耗介紹與計算mosfet 功耗種類介紹功耗種

5、類介紹4. 4.體二極管導(dǎo)通損失體二極管導(dǎo)通損失body diodebody diode conduction loss conduction loss : :mosfet 在柵極未轉(zhuǎn)態(tài)前或防止開關(guān)同時導(dǎo)通而提前關(guān)閉柵極電壓時間(dead time)，而源極電流流經(jīng)mosfet源、洩間之寄生體二極管及所產(chǎn)生之導(dǎo)通功耗損失稱之，在圖 2 mosfet 動作波形時序圖中，為在td 週期時間所產(chǎn)生的功耗，其功耗等於 : pdiode= isd x vd x td x fsw。圖2 mosfet 動作波形時序圖 6mosfet功耗介紹與計算mosfet 功耗種類介紹功耗種類介紹5. 5.體二極管逆向恢

6、復(fù)損失體二極管逆向恢復(fù)損失diode reverse-recovery loss diode reverse-recovery loss : :mosfet 控制關(guān)斷轉(zhuǎn)態(tài)下，mos開關(guān)之體二極管如pn介面二極館特性一樣會有延遲關(guān)斷現(xiàn)象所產(chǎn)生之體二極管逆向恢復(fù)功耗損失稱之，在下圖，以下為buck同步整流範例，其功耗等於:圖3 diode reverse-recovery waveform7mosfet功耗介紹與計算mosfet 功耗種類介紹功耗種類介紹6. 6.輸出電容損失輸出電容損失output capacitance lossoutput capacitance loss : :mosfet 在關(guān)斷時其洩、源極間之寄生輸出電容會被充電，此時向寄生輸出電容充滿電荷所產(chǎn)生之功耗損失稱之，以下為flyback同步整流範例，其功耗等於 : pcoss_pwm =1/2 x coss_pwm x vds_pwm x fswpcoss_sr = 1/2 x coss_sr x vds_sr x fsw8mosfet功耗介紹與計算mosfet 功耗計算範例功耗計算範例flyback mosfet 參數(shù)表 9mosfet功耗介紹與計算mosfet