MOSFET功率损耗的计算

大功率电源中，MOS器件耗散的两种方式，你知道
吗？
本文主要为大家介绍了在大功率电源当中MOS器件耗散的两种方式。

通过对这两种方式的讲解，详细大家都能够对其中的一些关键点理解透彻。

 同步整流器的耗散
 对于除最大负载外的所有负载，在开、关过程中，同步整流器的MOSFET 的漏源电压通过捕获二极管箝制。

因此，同步整流器没有引致开关损耗，使其功率耗散易于计算。

需要考虑只是电阻耗散。

 最坏情况下损耗发生在同步整流器负载系数最大的情况下，即在输入电压为最大值时。

通过使用同步整流器的RDS（ON）HOT和负载系数以及欧姆定律，就可以计算出功率耗散的近似值：
 PDSYNCHRONOUSRECTIFIER=[ILOAD2×RDS（ON）HOT]×[1>-）]
 开关MOSFET的耗散
 开关MOSFET电阻损耗的计算与同步整流器的计算相仿，采用其（不同的）负载系数和RDS（ON）HOT：PDRESISTIVE=[ILOAD2×RDS（ON）HOT]×（VOUT/VIN）
 由于它依赖于许多难以定量且通常不在规格参数范围、对开关产生影响的因素，开关MOSFET的开关损耗计算较为困难。

在下面的公式中采用粗略的近似值作为评估一个MOSFET的第一步，并在以后在实验室内对其性能进行验证：PDSWITCHING=（CRSS×VIN2×fSW×ILOAD）/IGATE。

 其中CRSS为MOSFET的反向转换电容（一个性能参数），fSW为开关频率，而IGATE为MOSFET的启动阈值处（栅极充电曲线平直部分的VGS）的MOSFET栅极驱动的吸收电流和的源极电流。

浅析开关电源MOS的损耗计算与选型原则
MOS设计选型的几个基本原则
建议初选之基本步骤：
1 电压应力
在电源电路应用中，往往首先考虑漏源电压 VDS 的选择。

在此上的基本原则为MOSFET 实际工作环境中的最大峰值漏源极间的电压不大于器件规格书中标称漏源击穿电压的90% 。

即：
VDS_peak ≤90% * V(BR)DSS
注：一般地， V(BR)DSS 具有正温度系数。

故应取设备最低工作温度条件下之 V(BR)DSS 值作为参考。

2 漏极电流
其次考虑漏极电流的选择。

基本原则为MOSFET 实际工作环境中的最大周期漏极电流不大于规格书中标称最大漏源电流的90% ；漏极脉冲电流峰值不大于规格书中标称漏极脉冲电流峰值的90% 即：
ID_max ≤90% * ID
ID_pulse ≤90% * IDP
注：一般地， ID_max 及 ID_pulse 具有负温度系数，故应取器件在最大结温条件下之 ID_max 及 ID_pulse 值作为参考。

器件此参数的选择是极为不确定的—主要是受工作环境，散热技术，器件其它参数（如导通电阻，热阻等）等相互制约影响所致。

最终的判定依据是结点温度（即如下第六条之“耗散功率约束”）。

根据经验，在实际应用中规格书目中之 ID 会比实际最大工作电流大数倍，这是因为散耗功率及温升之限制约束。

在初选计算时期还须根据下面第六条的散耗功率约束不断调整此参数。

建议初选于3~5 倍左右 ID = (3~5)*ID_max。

3 驱动要求
MOSFEF 的驱动要求由其栅极总充电电量（Qg ）参数决定。

在满足其它参数要求的情。

mos管计算在电子工程中，有许多参数和因素需要考虑以准确地计算和设计MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）。

以下是一些常见的参数和公式：1.转移特性曲线和输出特性曲线：描述了栅极电压Vgs与漏极电流Id之间的关系，以及描述了漏极电压Vds与漏极电流Id之间的关系。

2.跨导gm：描述了Vgs与Id之间的关系，可以用于描述放大器的增益。

3.阈值电压Vth：栅极电压Vgs需要超过这个电压才能使MOSFET导通。

4.导通电阻RDS(on)：在MOSFET导通状态下，漏极和源极之间的电阻。

5.最大耗散功率PD：MOSFET在连续工作模式下可以消耗的最大功率。

6.击穿电压BV：当漏极电压Vds超过某个特定值时，MOSFET将发生击穿。

7.开关时间ton和toff：描述了MOSFET开启和关闭所需的时间。

8.电荷Qg：描述了栅极需要多少电荷才能使MOSFET从截止状态切换到导通状态。

9.栅极电荷Qg和米勒电容Cgs：用于计算米勒效应。

10.驱动损耗Pgs和Pds：描述了在驱动MOSFET时，栅极和漏极的能量损耗。

11.二极管区域：当MOSFET关断时，会在漏极和源极之间形成反偏二极管。

12.热阻RθJC和RθJA：描述了MOSFET的散热性能。

这些参数可以通过具体的公式和方程进行计算，但需要注意，这些公式通常需要基于具体的器件规格书和测试数据，并且可能需要一定的近似和简化。

同时，还需要考虑实际应用中的其他因素，如温度、电源电压、封装形式等。

因此，在实际应用中，可能需要通过实验和仿真来进行验证和优化。

MOSFET设计选择 / 损耗组成及计算方法2007年04月17日星期二 22:10一、设计选择MOSFET 的应用选择须综合各方面的限制及要求。

下面主要从应用的安全可靠性方面阐述选型的基本原则。

建议初选之基本步骤：下面详细解释其中各参数选择之原则及注意事项。

1 ）电压应力：在电源电路应用中，往往首先考虑漏源电压 VDS的选择。

在此上的基本原则为 MOSFET 实际工作环境中的最大峰值漏源极间的电压不大于器件规格书中标称漏源击穿电压的 90% 。

即：VDS_peak≤ 90% * V(BR)DSS注：一般地， V(BR)DSS具有正温度系数。

故应取设备最低工作温度条件下之V(BR)DSS值作为参考。

2）漏极电流：其次考虑漏极电流的选择。

基本原则为 MOSFET 实际工作环境中的最大周期漏极电流不大于规格书中标称最大漏源电流的 90% ；漏极脉冲电流峰值不大于规格书中标称漏极脉冲电流峰值的 90% 即： ID_max ≤ 90% * IDID_pulse ≤ 90% * IDP注：一般地， ID_max 及 ID_pulse具有负温度系数，故应取器件在最大结温条件下之 ID_max 及 ID_pulse值作为参考。

器件此参数的选择是极为不确定的—主要是受工作环境，散热技术，器件其它参数（如导通电阻，热阻等）等相互制约影响所致。

最终的判定依据是结点温度（即如下第六条之“耗散功率约束”）。

根据经验，在实际应用中规格书目中之 ID会比实际最大工作电流大数倍，这是因为散耗功率及温升之限制约束。

在初选计算时期还须根据下面第六条的散耗功率约束不断调整此参数。

建议初选于 3~5 倍左右 ID = (3~5)*ID_max。

3）驱动要求：MOSFEF 的驱动要求由其栅极总充电电量（ Qg ）参数决定。

在满足其它参数要求的情况下，尽量选择 Qg 小者以便驱动电路的设计。

驱动电压选择在保证远离最大栅源电压（ V GSS ）前提下使 Ron 尽量小的电压值（一般使用器件规格书中的建议值）。

MOSFET雪崩能量计算方法
首先，我们来了解一下什么是雪崩效应。

当MOSFET处于工作状态时，当负载电流超过额定值或者电压过高时，会导致电场浓度增大，从而引起
载流子的加速。

如果电场强度超过材料的击穿电场强度，就会发生雪崩效应，导致局部的击穿和功率损耗，甚至造成器件损坏。

对于计算MOSFET的雪崩能量，可以使用以下方法：
1.计算功率损耗：
首先，我们需要计算在雪崩效应发生时MOSFET上的功率损耗。

功率
损耗可以通过电流和电压的乘积来计算。

当MOSFET处于雪崩状态时，电
流将在局部区域非常高，可以通过额定电流和电压的比例来计算。

例如：如果额定电流为10A，电压为100V，当发生雪崩效应时，电流
可能增加到100A，电压维持在100V。

因此，功率损耗为10A*100V=1000W。

2.计算雪崩时间：
雪崩效应发生时，载流子将以非常高的速度运动，并在短时间内释放
能量。

我们需要计算雪崩效应持续的时间，以确定能量的释放量。

雪崩时间可以通过MOSFET的结构参数和工作情况来估算。

例如，根
据材料的电子迁移率、载流子的运动速度和结构的尺寸等因素，可以确定
雪崩效应的扩展速度。

通过除以扩展速度，我们可以得到雪崩效应持续时
间的大致估计。

3.计算雪崩能量：
通过计算功率损耗和雪崩时间，我们可以估算雪崩效应期间MOSFET
释放的能量。

例如：假设雪崩效应的持续时间为1微秒（1x10^-6秒），功率损耗为1000瓦特，那么雪崩能量可以通过功率乘以时间来计算：1000瓦特*1微秒=1毫焦耳。

MOS开关损耗计算首先，我们需要了解MOSFET的开关工作原理。

在MOSFET的开关过程中，MOSFET在开启和关闭的瞬间都会有一定的过渡时间。

在这个过渡时间内，MOSFET处于导通或截止状态，电流变化较大，会产生一定的损耗。

1. 开启过渡损耗计算：在MOSFET从截止状态转变为导通状态的过渡过程中，电流从0增加到正常工作电流。

这个过程中，MOSFET的导通电阻较大，导致电流通过MOSFET时产生一定的能量损耗。

这种损耗主要由两部分组成：导通电压降VDS和开启时间t_on。

开启过渡损耗 = VDS × I × t_on2. 关闭过渡损耗计算：在MOSFET从导通状态转变为截止状态的过渡过程中，电流从正常工作电流减少到0。

这个过程中，MOSFET的截止电阻较大，电流减小时也会产生一定的能量损耗。

这种损耗同样由两部分组成：截止电压降VDS和关闭时间t_off。

关闭过渡损耗= VDS × I × t_off3. 开关状态损耗计算：在MOSFET的导通状态和截止状态下，电流通过MOSFET时会引起一定的电压降，从而产生功率损耗。

这种损耗可以通过导通电阻和截止电阻计算得到。

在导通状态下，导通损耗为RDS(on)× I × I，其中RDS(on)为MOSFET的导通电阻。

在截止状态下，截止损耗为VGS × I，其中VGS为MOSFET的截止电压。

开关状态损耗=导通损耗+截止损耗综上所述，MOS开关损耗的总计算公式为：总损耗=开启过渡损耗+关闭过渡损耗+开关状态损耗需要注意的是，以上公式只是对MOS的开关损耗进行了估算，实际的损耗还可能受到温度、电源电压、开关频率等因素的影响。

因此在具体的应用中，需要结合实际情况进行准确的损耗计算。

总结起来，MOS开关损耗计算的关键是理解MOSFET的开关过程，并结合导通电阻、截止电阻、开启时间、关闭时间、电流等参数来进行计算。

mos管的温度降额计算摘要：一、MOS 管的功耗计算方法二、MOS 管发热严重解决方法三、MOS 管选型四、元器件降额规范五、总结正文：一、MOS 管的功耗计算方法MOS 管（MOSFET，金属- 氧化物- 半导体场效应晶体管）是一种常见的半导体器件，广泛应用于放大、开关、调制等电路。

在设计和使用MOS 管时，了解其功耗计算方法至关重要。

MOS 管的功耗主要包括导通损耗、开关损耗和漏损耗。

对于NMOS 管，其导通损耗可以由以下公式计算：P_ON = (U_DS - U_GS) * I_D * R_DSON其中，U_DS 为漏极源极电压，U_GS 为栅源电压，I_D 为漏极电流，R_DSON 为导通电阻。

开关损耗和漏损耗的计算公式分别为：P_SW = (U_DS - U_GS) * I_D * R_SWP_L = I_L * I_D * R_L其中，P_SW 为开关损耗，R_SW 为开关电阻；P_L 为漏损耗，I_L 为漏极电流，R_L 为漏极电阻。

二、MOS 管发热严重解决方法当MOS 管工作在高功率状态下时，可能会出现发热严重的问题。

为解决这一问题，可以采取以下措施：1.选择合适的散热器：根据MOS 管的额定功率选择合适的散热器，以确保足够的散热能力。

2.优化电路设计：调整电路参数，如降低工作电压、降低工作频率等，以减少MOS 管的功耗。

3.采用负温度系数热敏电阻：负温度系数热敏电阻可以在温度升高时增大电阻值，从而限制电流，降低功耗。

4.强制风冷：通过强制风冷方式，提高散热效率，降低MOS 管温度。

三、MOS 管选型在MOS 管选型过程中，需要考虑以下几个方面：1.额定电压和电流：根据电路需求选择合适的额定电压和电流。

2.导通电阻：选择合适的导通电阻，以降低功耗。

3.开关速度：根据电路需求选择合适的开关速度。

4.耗散功率：根据电路需求选择合适的耗散功率，以确保MOS 管在正常工作范围内。

四、元器件降额规范在电子设备设计中，为了保证元器件的可靠性和稳定性，需要对元器件进行降额处理。

MOSFET功率损耗的计算MOSFET是一种常用的功率开关器件，广泛应用在电力电子系统中，如电源、变频器等设备中。

在MOSFET的工作过程中会产生一定的功率损耗，这些损耗主要包括导通损耗和开关损耗。

在设计和应用MOSFET时，准确计算和评估功率损耗非常重要，可以帮助设计师合理选择器件和进行散热设计，确保系统的正常运行。

本文将介绍MOSFET功率损耗的计算方法。

首先，我们来看导通损耗的计算。

导通损耗是指MOSFET在线性区时由于导通电流引起的功率损耗。

MOSFET的导通损耗可以通过以下公式计算：P_conduct = I * Vds其中，P_conduct为导通损耗，单位为瓦特；I为导通电流，单位为安培；Vds为管脚间的电压降，单位为伏特。

导通损耗与导通电流和管脚间的电压降成正比，所以在设计中应尽量减小导通电流和降低电压降，以减小导通损耗。

此外，选择合适的MOSFET也是降低导通损耗的关键。

除了导通损耗，开关损耗也是MOSFET功率损耗的重要组成部分。

开关损耗由于MOSFET在开关过程中由于开关速度引起的功率损耗。

开关损耗可以通过以下公式计算：P_sw = (Vds * Qg * f) / ts其中，P_sw为开关损耗，单位为瓦特；Vds为管脚间的电压降，单位为伏特；Qg为输入电荷，即输入电压变化时所需要的电荷，单位为库仑；f为开关频率，单位为赫兹；ts为开关时间，单位为秒。

开关损耗与管脚间的电压降、输入电荷、开关频率和开关时间成正比，所以在设计中应尽量降低这些参数，以减小开关损耗。

此外，选择合适的驱动电路和合理设计电路布局也能降低开关损耗。

在实际应用中，为了综合考虑导通损耗和开关损耗，可以通过以下公式计算总功率损耗：P_total = P_conduct + P_sw通过计算总功率损耗，可以评估MOSFET的工作温度和散热需求，进而设计合适的散热系统，以确保MOSFET在安全范围内工作。

需要注意的是，上述公式仅给出了功率损耗的估计值。