理解功率MOSFET的开关损耗.docx

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1、MOSEFT分析：理解功率MOSFET的开关耗本文分析算开关耗，并述状下功率MOSFET的开通程和自然零关断的程，从而使子工程知道哪个参数起主作用并更加深入理解MOSFET。MOSFET开关耗1开通程中MOSFET开关耗功率MOSFET的极荷特性如1所示。得注意的是：下面的开通程着BUCK器上管的开通状，于下管是0开通，因此开关耗很小，可以忽略不。a图1MOSFET开关程中极荷特性开通程中，从t0刻起，源极容开始充，开始上升，极压为其中：，VGS为PWM极器的出，Ron为PWM极器内部串通阻，Ciss为MOSFET入容，Rg为MOSFET的极阻。VGS从0增加到开启

2、VTH前，漏极没有流流，t1为VGS从VTH增加到米勒平台VGP的t2为VGS于米勒平台的t3为t3也可以用下面公式算：注意到了米勒平台后，漏极流达到系最大流ID，就保持在路决定的恒定最大ID，漏极开始下降，MOSFET固有的移特性使极和漏极流保持比例的关系，漏极流恒定，因此极也保持恒定，极不，源极的容不再流流，的流全部流米勒容。了米勒平台后，MOSFET完全通，极和漏极流不再受移特性的束，就地增大，直到等于路的源的。MOSFET开通耗主要生在t2和t3段。下面以一个具体的例算。入12V，出3.3V/6A，开关率350kHz，PWM极器5V，通阻1.5Ω，关断的下拉

3、阻0.5Ω，所用的MOSFET为AO4468，具体参数Ciss=955pF，Coss=145pF，Crss=112pF，Rg=0.5Ω；当VGS=4.5V，Qg=9nC；当VGS=10V，Qg=17nC，Qgd=4.7nC，Qgs=3.4nC；当VGS=5V且ID=11.6A，跨gFS=19S；当VDS=VGS且ID=250μA，VTH=2V；当VGS=4.5V且ID=10A，RDS(ON)=17.4mΩ。开通米勒平台V：算可以得到感L=4.7μH.GP，感的峰峰流1.454A，感的谷点流5.273A，峰流6.727A，所以，开通米勒平台V=2+5.273/19=2

4、.278V，可以算得到：GP开通程中生开关耗开通程中，Crss和米勒平台t3成正比，算可以得出米勒平台所占开通耗比例84%，因此米勒容Crss及所的Qgd在MOSFET的开关耗中起主作用。Ciss=Crss+Cgs，Ciss所荷Qg。于两个不同的MOSFET，两个不同的开关管，即使A管的Qg和Ciss小于B管的，但如果A管的Crss比B管的大得多，A管的开关耗就有可能大于B管。因此在取MOSFET，需要先考米勒容Crss的。减小阻可以同降低t3和t2，从而降低开关耗，但是高的开关速度会引起EMI的问题。提高也可以降低t3。降低米勒，也就是降低开启，提高跨，也可以降低

5、t3从而降低开关耗。但低的开启会使MOSFET容易受到干通，增大跨将增加工复程度和成本。2关断程中MOSFET开关耗关断的程如1所示，分析和上面的程相同，需注意的就是此要用PWM器内部的下拉阻0.5Ω和Rg串算，同流要用最大流即峰流6.727A来算关断的米勒平台及相关的：VGP=2+6.727/19=2.354V。关断程中生开关耗：Crss一定，Ciss越大，除了开关耗有一定的影响，会影响开通和关断的延，开通延时为图1中的t1和t2，2中的t8和t9。图2断模式工作波形Coss生开关耗与开关程的影响1Coss生的开关耗通常，在MOSFET关断的程中，Coss充，能量

6、将存在其中。Coss同也影响MOSFET关断程中的的上升率dVDS/dt，Coss越大，dVDS/dt就越小，这样引起的EMI就越小。反之，Coss越小，dVDS/dt就越大，就越容易生EMI的问题。但是，在硬开关的程中，Coss又不能太大，因Coss存的能量将在MOSFET开通的程中，放电放能量，将生更多的功耗降低系的整体效率，同在开通程中，生大的流尖峰。开通程中大的流尖峰生大的流力，瞬程中有可能坏MOSFET，同会生流干，来EMI的问题；另外，大的开通流尖峰也会峰流模式的PWM控制器来流检测的问题，需要更大的前沿消，防止电流误检测，从而降低了系能够工作的最小占空

7、比。Coss生的耗：于BUCK器，工作在连续模式，开通MOSFET的入源。当工作在断模式，由于出感以出中心振，Coss开通瞬态时MOSFET的两端，如2所示。2Coss开关程的影响图1中VDS的波形是基于理想状下，用工程化方式来分析的。由于Coss存在，的开关程中的和流波形与图1波形会有一些差异，如3所示。下面以关断程例明。基于理想状下，以工程化方式，认为VDS在t7段内线性地从最小上升到入，流在t8段内线性地从最大下降到0。图3MOSFET开关程中波形程中，由于Coss影响，大部分流从MOSFET中流，流Coss的非常小，甚至可以忽略不，因此Coss的充速度非