版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)
文檔簡介
精品文檔-下載后可編輯MOS管的損耗及損耗計算-基礎(chǔ)電子開關(guān)模式電源(SwitchModePowerSupply,簡稱SMPS),又稱交換式電源、開關(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。其功能是將一個位準的電壓,透過不同形式的架構(gòu)轉(zhuǎn)換為用戶端所需求的電壓或電流。開關(guān)電源的輸入多半是交流電源(例如市電)或是直流電源,而輸出多半是需要直流電源的設(shè)備,例如個人電腦,而開關(guān)電源就進行兩者之間電壓及電流的轉(zhuǎn)換。
開關(guān)損耗包括導(dǎo)通損耗和截止損耗。導(dǎo)通損耗指功率管從截止到導(dǎo)通時,所產(chǎn)生的功率損耗。截止損耗指功率管從導(dǎo)通到截止時,所產(chǎn)生的功率損耗。開關(guān)損耗(Switching-Loss)包括開通損耗(Turn-onLoss)和關(guān)斷損耗(Turn-ofLoss),常常在硬開關(guān)(Hard-Switching)和軟開關(guān)(Soft-Switching)中討論。所謂開通損耗(Turn-onLoss),是指非理想的開關(guān)管在開通時,開關(guān)管的電壓不是立即下降到零,而是有一個下降時間,同時它的電流也不是立即上升到負載電流,也有一個上升時間。在這段時間內(nèi),開關(guān)管的電流和電壓有一個交疊區(qū),會產(chǎn)生損耗,這個損耗即為開通損耗。以此類比,可以得出關(guān)斷損耗產(chǎn)生的原因,這里不再贅述。開關(guān)損耗另一個意思是指在開關(guān)電源中,對大的MOS管進行開關(guān)操作時,需要對寄生電容充放電,這樣也會引起損耗。
MOS管損耗的8個組成部分
在器件設(shè)計選擇過程中需要對MOSFET的工作過程損耗進行先期計算(所謂先期計算是指在沒能夠測試各工作波形的情況下,利用器件規(guī)格書提供的參數(shù)及工作電路的計算值和預(yù)計波形,套用公式進行理論上的近似計算)。
MOSFET的工作損耗基本可分為如下幾部分:
1導(dǎo)通損耗Pon
導(dǎo)通損耗,指在MOSFET完全開啟后負載電流(即漏源電流)IDS(on)(t)在導(dǎo)通電阻RDS(on)上產(chǎn)生之壓降造成的損耗。
導(dǎo)通損耗計算
先通過計算得到IDS(on)(t)函數(shù)表達式并算出其有效值IDS(on)rms,再通過如下電阻損耗計算式計算:
Pon=IDS(on)rms2?RDS(on)?K?Don
說明
計算IDS(on)rms時使用的時期僅是導(dǎo)通時間Ton,而不是整個工作周期Ts;RDS(on)會隨IDS(on)(t)值和器件結(jié)點溫度不同而有所不同,此時的原則是根據(jù)規(guī)格書查找盡量靠近預(yù)計工作條件下的RDS(on)值(即乘以規(guī)格書提供的一個溫度系數(shù)K)。
2截止損耗Poff
截止損耗,指在MOSFET完全截止后在漏源電壓VDS(off)應(yīng)力下產(chǎn)生的漏電流IDSS造成的損耗。
截止損耗計算
先通過計算得到MOSFET截止時所承受的漏源電壓VDS(off),在查找器件規(guī)格書提供之IDSS,再通過如下公式計算:
Poff=VDS(off)?IDSS?(1-Don)
說明
IDSS會依VDS(off)變化而變化,而規(guī)格書提供的此值是在一近似V(BR)DSS條件下的參數(shù)。如計算得到的漏源電壓VDS(off)很大以至接近V(BR)DSS則可直接引用此值,如很小,則可取零值,即忽略此項。
3開啟過程損壞
開啟過程損耗,指在MOSFET開啟過程中逐漸下降的漏源電壓VDS(off_on)(t)與逐漸上升的負載電流(即漏源電流)IDS(off_on)(t)交叉重疊部分造成的損耗。
開啟過程損耗計算
開啟過程VDS(off_on)(t)與IDS(off_on)(t)交叉波形如上圖所示。首先須計算或預(yù)計得到開啟時刻前之VDS(off_end)、開啟完成后的IDS(on_beginning)即圖示之Ip1,以及VDS(off_on)(t)與IDS(off_on)(t)重疊時間Tx。然后再通過如下公式計算:
Poff_on=fs?∫TxVDS(off_on)(t)?ID(off_on)(t)?dt
實際計算中主要有兩種假設(shè)—圖(A)那種假設(shè)認為VDS(off_on)(t)的開始下降與ID(off_on)(t)的逐漸上升同時發(fā)生;圖(B)那種假設(shè)認為VDS(off_on)(t)的下降是從ID(off_on)(t)上升到zui大值后才開始。圖(C)是FLYBACK架構(gòu)路中一MOSFET實際測試到的波形,其更接近于(A)類假設(shè)。針對這兩種假設(shè)延伸出兩種計算公式:
(A)類假設(shè)Poff_on=1/6?VDS(off_end)?Ip1?tr?fs
(B)類假設(shè)Poff_on=1/2?VDS(off_end)?Ip1?(td(on)tr)?fs
(B)類假設(shè)可作為zui惡劣模式的計算值。
說明:
圖(C)的實際測試到波形可以看到開啟完成后的IDS(on_beginning)》》Ip1(電源使用中Ip1參數(shù)往往是激磁電流的初始值)。疊加的電流波峰確切數(shù)值我們難以預(yù)計得到,其跟電路架構(gòu)和器件參數(shù)有關(guān)。例如FLYBACK中實際電流應(yīng)是Itotal=Idp1IaIb(Ia為次級端整流二極管的反向恢復(fù)電流感應(yīng)回初極的電流值--即乘以匝比,Ib為變壓器初級側(cè)繞組層間寄生電容在MOSFET開關(guān)開通瞬間釋放的電流)。這個難以預(yù)計的數(shù)值也是造成此部分計算誤差的主要原因之一。
4關(guān)斷過程損耗
關(guān)斷過程損耗。指在MOSFET關(guān)斷過程中逐漸上升的漏源電壓VDS(on_off)(t)與逐漸下降的漏源電流IDS(on_off)(t)的交叉重疊部分造成的損耗。
關(guān)斷過程損耗計算
如上圖所示,此部分損耗計算原理及方法跟Poff_on類似。首先須計算或預(yù)計得到關(guān)斷完成后之漏源電壓VDS(off_beginning)、關(guān)斷時刻前的負載電流IDS(on_end)即圖示之Ip2以及VDS(on_off)(t)與IDS(on_off)(t)重疊時間Tx。然后再通過如下公式計算:
Poff_on=fs?∫TxVDS(on_off)(t)?IDS(on_off)(t)?dt
實際計算中,針對這兩種假設(shè)延伸出兩個計算公式:
(A)類假設(shè)Poff_on=1/6?VDS(off_beginning)?Ip2?tf?fs
(B)類假設(shè)Poff_on=1/2?VDS(off_beginning)?Ip2?(td(off)tf)?fs
(B)類假設(shè)可作為zui惡劣模式的計算值。
說明:
IDS(on_end)=Ip2,電源使用中這一參數(shù)往往是激磁電流的末端值。因漏感等因素,MOSFET在關(guān)斷完成后之VDS(off_beginning)往往都有一個很大的電壓尖峰Vspike疊加其上,此值可大致按經(jīng)驗估算。
5驅(qū)動損壞Pgs
驅(qū)動損耗,指柵極接受驅(qū)動電源進行驅(qū)動造成之損耗
驅(qū)動損耗的計算
確定驅(qū)動電源電壓Vgs后,可通過如下公式進行計算:
Pgs=Vgs?Qg?fs
說明
Qg為總驅(qū)動電量,可通過器件規(guī)格書查找得到。
6Coss電容的泄放損耗Pds
Coss電容的泄放損壞,指MOS輸出電容Coss截止期間儲蓄的電場能于導(dǎo)同期間在漏源極上的泄放損耗。
Coss電容的泄放損耗計算
首先須計算或預(yù)計得到開啟時刻前之VDS,再通過如下公式進行計算:
Pds=1/2?VDS(off_end)2?Coss?fs
說明
Coss為MOSFET輸出電容,一般可等于Cds,此值可通過器件規(guī)格書查找得到。
7體內(nèi)寄生二極管正向?qū)〒p耗Pd_f
體內(nèi)寄生二極管正向?qū)〒p耗,指MOS體內(nèi)寄生二極管在承載正向電流時因正向壓降造成的損耗。
體內(nèi)寄生二極管正向?qū)〒p耗計算
在一些利用體內(nèi)寄生二極管進行載流的應(yīng)用中(例如同步整流),需要對此部分之損耗進行計算。公式如下:
Pd_f=IF?VDF?tx?fs
其中:IF為二極管承載的電流量,VDF為二極管正向?qū)▔航担瑃x為一周期內(nèi)二極管承載電流的時間。
說明
會因器件結(jié)溫及承載的電流大小不同而不同??筛鶕?jù)實際應(yīng)用環(huán)境在其規(guī)格書上查找到盡量接近之數(shù)值。
8體內(nèi)寄生二極管反向恢復(fù)損耗Pd_recover
體內(nèi)
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 人教版九年級上冊-歷史全冊課件(課件)【部編教材】
- 公開課教案教學設(shè)計課件語文版初中語文八上《世紀之交的科學隨想》課件
- 一般納稅人增值稅月末結(jié)轉(zhuǎn)的賬務(wù)處理
- 做賬實操-餐飲業(yè)的賬務(wù)處理分錄實例
- 浮筑樓地面隔聲保溫系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程
- 北京豐臺區(qū)十二中2021-2022學年物理高一下期末學業(yè)質(zhì)量監(jiān)測模擬試題含解析
- 安徽省淮南五中2022年物理高一第二學期期末復(fù)習檢測模擬試題含解析
- 安徽省安慶一中、安師大附中、銅陵一中、馬鞍山二中2022年物理高一下期末考試試題含解析
- 2022年浙江省杭州市9+1高中聯(lián)盟高一物理第二學期期末考試模擬試題含解析
- 2022年云南省楚雄市古城二中物理高一下期末聯(lián)考試題含解析
- GB/T 3358.3-1993統(tǒng)計學術(shù)語第三部分試驗設(shè)計術(shù)語
- GB/T 16630-1996冷凍機油
- 2023年全國中學生英語能力競賽(NEPCS)高二試題-含答案-高考
- 傳感器應(yīng)用技術(shù)(溫敏傳感器)
- 馬克思主義新聞觀十二講之第一講學習踐行馬克思主義課件
- 化工課件-石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準合規(guī)性檢查培訓
- 班組級安全教育試卷(安裝工)
- 血液透析中心基本標準和管理規(guī)范-
- 被巡察單位組織人事工作匯報集合5篇
- 硫酸卸車操作規(guī)程
- 物流服務(wù)師職業(yè)技能考試題庫(核心300題)
評論
0/150
提交評論