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MOS管开关管损耗计算方法公式详解

MOSFET的开关损耗
一个功率MOSFET可以实现的最大开关频率依赖于开关损耗。每个脉冲周期的能量损耗就像其他器件一样是可以估算的,可通过在开通和关断过程中对V(t)和i(t)的乘积进行积分计算。在开通期间,可以估算为
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在实际情况中,每个脉冲的能量损耗由波形图决定。现代示波器可以计算出电流和电压的乘积并在选定时间内积分可以进行估算
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假定在Tfv时刻,由二极管引起的最大反向电流IRRM呈线性衰减。对于关断过程,能量损耗可以估算为
由可知其值近似为
总的开关损耗由下式决定:
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导通损耗和阻断损耗还要相加到开关损耗上。对于功率MOSFET,阻断状态下的漏电流大约有几微安,因此阻断损耗可以忽略不计。导通损耗是不可以忽略的。
定义占空比d为MOSFET导通相对整个开关周期的间隔的比值。导通损耗可以根据以下公式估算:
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总的损耗可以由下式得到
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这些损耗只能通过热流从管壳传出去。最大允许损耗是由散热条件、可承受的温度差和热阻决定的。
对举例的 MOSFET IXYS IXFH 67 N10,由数据表中的热阻值可以估算出开关频率最高可达到300kHz.很明显,MOSFET作为一个单极型器件,是现有最快的Si半导体开关器件。
潜在的开关转换频率一方面依赖于热参数,同时也要考虑电路中的其他器件,因此整个电路必须是最优化的。由式(9-34)和式(9-36)可知开关损耗由开关时间决定。更小的栅电阻Rc可以减少开关时间,从而可以降低开关损耗。另一方面,斜率的陡峭度在实际中也是要受到限制的:
1)电机绕组的限制,它抗不住过高的dv/dt.
2)还要受感性电路中必不可少的续流二极管的限制。续流二极管选择不当的
话,提高di/dt就会导致急速开关特性,出现电压尖峰和振荡等现象。
 
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点击次数:  更新时间:2021-07-16 13:13:37  【打印此页】  【关闭