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MOS管开关损耗,交越时间的近似处理?

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eric.wentx
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  • 2011-11-3 19:31:02
10问答币
看到一个简单BUCK电路的MOS管损耗计算,发现二个问题:

1. 开关损耗, 计算用的是: Psw=Vin*Io*fs *(Trise+Tfall)/6
MOS管规格书中:



这样能否做为开关损耗的公式?感觉这个公式只将所有的时间加起来,然后选择一个大概值,但想来想去又不对?

2. 关于MOS导通损耗:
给出 公式是: Pcon= ( Iout * Vsd * D )=Irms*Irms*Rdson, 对于BUCK这个没问题...

3. Ptotal=Psw+Pcon

关键在于开关损耗,总没转过来(因为开关损耗的交越时间与驱动有很大的关系),大家帮忙看看......

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v(t)应该是V(t)=Vds-Vds/Trise*t吧,t=0时,V(t)=Vds;t=Trise时,V(t)=0。 所以是1/2(Vds*Ids*Trise)-1/3(Vds*Ids*Trise)。
hlp330
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  • 2011-11-3 23:07:32
 
我觉得不考虑驱动的损耗计算,都是不准确的,只能说是常用情况下的一个估算了
cardiopathy
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副总工程师
  • 2011-11-4 09:06:33
 
MOS管G-S驱动充放电损耗是否算MOS管内部损耗?如何计算?
eric.wentx
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  • 2011-11-4 09:31:32
 
可以,A-Z这本书有MOS关断及导通损耗详细分析,下面这张图片也给出了,但目前我的问题是忽略了这个损耗,以及对它上面的时间的选择有疑问
Trise+Tfall只是反应波形前尾端上的时间,交越应该还包括延时这些...而且他直接取1/6,更有点没感觉....


fairchild
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高级工程师
  • 2011-11-4 10:29:04
 
A-Z书中取1/6是基于理想MOS的,下图。

eric.wentx
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  • 2011-11-4 10:40:18
 
A-Z中: Psw=Vin*Io*fs *(Tcross)/3,这个可以理解!
Psw=Vin*Io*fs *(Trise+Tfall)/6,但这个不可以理解...
fairchild
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高级工程师
  • 2011-11-4 10:44:30
 
Tcross与Trise或Tfall有什么区别?
czynwpu
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本网技师
  • 2011-11-6 14:20:16
 
个人觉得:MOS的导通时,只要GS的电压达到阈值电压,电流就开始增加,此时也就是Tcross的起始点;当GS的电压达到米勒平台时,DS的电压开始下降,在接近米勒平台的终点时,DS的电压应该接近于零了,此时应该是Tcross的终点吧
fairchild
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高级工程师
  • 2011-11-7 08:08:19
 
以上所说的针对理想MOSFET而言的呀。
即不理那些寄生电容,寄生电感等等
qy114
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高级工程师
  • 2011-11-4 11:21:40
 
我觉得这个1/6是两个直线积分后得到的,这种损耗估算方法认为从0时刻到Trise时段内MOS两端电压从Vin直线下降到0的同时流过MOS的电流从0直线上升到Io,然后从0到Trise对电压电流积分得到结果就是Vin*Io*f<sub style="padding-bottom:0px;margin:0px;padding-left:0px;padding-right:0px;word-wrap:break-word;padding-top:0px;">s[/sub] *Trise/6,关断时也是相同的计算,就得到Vin*Io*f<sub style="padding-bottom:0px;margin:0px;padding-left:0px;padding-right:0px;word-wrap:break-word;padding-top:0px;">s[/sub] *(Trise+Tfall)/6。大家觉得对吗?
fairchild
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高级工程师
  • 2011-11-4 13:07:44
 
v(t)=(-Vds/Trise)*t
i(t)=(Ids/Trise)*t
积分v(t)*i(t)dt,积分区间(0-Trise) 得1/3(Vds*Ids/Trise)
不是1/6呀,我这个积分积错了么?
qy114
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高级工程师
  • 2011-11-4 13:40:36
 
v(t)应该是V(t)=Vds-Vds/Trise*t吧,t=0时,V(t)=Vds;t=Trise时,V(t)=0。
所以是1/2(Vds*Ids*Trise)-1/3(Vds*Ids*Trise)。
fairchild
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高级工程师
  • 2011-11-4 13:45:09
 

连直线方程都能给弄错,研究了好半天没发现哪里错了。
多谢指正。
jimmy
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  • 2011-11-4 17:28:41
 
不错,做个记号。
学习了
eric.wentx
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  • 2011-11-7 16:08:30
 
V(t)=Vds-Vds*t/Tr
I(t)=Id*t/Tr, P=V(t)*I(t)
[0 Tr]对t积分(此结果为E=P*T)
==> 1/2(Vds*Id*Tr)-2/3(Vds*Id*Tr)=(Vds*Id*Tr)/6
在Tfall区间:
V(t)=Vds*t/Tf
I(t)=Id-Id*t/Tr
区间[Tr 0]积分
由对称性可得与Tr相类似的结果

精通开关电源A-Z中直接认为Tcross包含有Trise,Tfall,所以 Psw=Vds*Ids*Tcross/3
yangbinge
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  • 2012-11-27 09:34:07
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有个疑问。第四行应该是1/2 - 1/3 = 1/6 吧? 不应该是1/2 - 2/3 。
zxc456654
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  • 2016-5-23 11:41:03
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学习了.
很好.
蒋江黔
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  • 2012-5-5 13:05:32
 
交越损耗取Ws=Vp*Ip/6是可行的,因为主要的损耗在于U和I不同时为零的时段内,很小的地方就略掉它别管了
dog72
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  • 2011-11-4 22:15:12
 
MOS手册中的开关波形应该是针对阻性负载的,对于感性负载损耗会加倍。
zkybuaa
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  • 2011-11-5 11:17:06
 
这个开关波形是阻性负载下的.
实际上的开关损耗,并不会这么理想.因为里面有MILLER效应存在.
qy114
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  • 2011-11-8 10:50:05
 
请问实际中在选择MOSFET是应该怎么进行损耗估算呢?MOSFET手册中给的开通和关断的时间都是在特定的驱动和输入输出条件下,跟实际应用的条件不同就不能直接使用。若按精通A-Z中将开通关断分为几个阶段详细计算出交越时间的方法,那寄生电容的非线性,MOSFET跨导g的非线性,以及线路板的杂散电感都是怎么近似处理的啊?
非常感谢。
eric.wentx
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  • 2011-11-8 11:28:46
 
我不太懂,如果按A-Z的四个步骤去弄的话,有些参数是交叉的,另外还有温度系数影响...所以我一般只是大概算下
fairchild
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高级工程师
  • 2011-11-8 13:16:08
 
感觉上影响最大的应该是寄生电容。
另外有个问题,请文工指教,下图关于栅荷系数的确定,在计算Ciss的系数时,为何用Qgs而不用Qg,

eric.wentx
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  • 2011-11-8 13:35:20
 
这个应该是A-Z英文版上的,中文版中提出了一个有效电容值的概念,也就说的这个缩放系数.
Qgs=Ciss*(Vt+Io/g) g即为跨导
而Qg是包括了Qgs Qgd 等
eric.wentx
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  • 2011-11-8 13:42:14
 
在A-Z上看了下,Qg是包括了所有的启动/关断过程,而Qgs只是一个过程..所以上面说的:而Qg是包括了Qgs Qgd 等 不太严谨,我记得这些应该BLUESKY等网友比较清楚...


fairchild
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  • 2011-11-8 14:01:11
 
蓝天兄似乎对这个话题没啥兴趣.....
fairchild
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  • 2011-11-8 13:59:28
 
Qgs=Ciss*(Vt+Io/g)
我一直认为的是,Qgs不包括Qgd那部分,
公式中既然出现了Io/g,也就是说此时MOS已经工作放大区了,
这时候Qgd是要起作用的了,所以我一直疑惑,为什么公式中没有Qgd什么事呀?
leon
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  • 2012-5-3 11:05:09
 
最近在搞一个单相BUCK电路,要求输入5V,输出40A,3.3V, 频率320kHz,在半载时效率为97%。有比较详细的损耗计算方法么?
dog72
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  • 2012-5-6 01:30:13
 
很难啊,这么大电流的管子,开关速度都高不了。降低频率加大电感吧,如果体积不是问题的话。
dog72
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  • 2012-5-6 01:24:38
 
个人觉得,感性负载下1/6的估算是不合适的。由于电感电流不能突变,所以MOS开通和关断期间,MOS上的电流都是电感上的全部电流。
1、MOS开通瞬间,续流二极管关断(假设为理想二极管),则电感上的电流全部通过MOS管。如果二极管为非理想二极管,则电流会更大,MOS上的电流为电感电流+反向恢复电流。损耗是1/2*Vds*IL
2、MOS关断瞬间,续流二极管还没导通,此时电感电流无法被改变,只有继续通过MOS管续流。二极管正向导通是需要时间的,所以此时还按1/2损耗估算更安全些。

总体来说,按1/2估算比较合理。
蒋江黔
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  • 2012-5-6 08:41:42
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有道理!!!
蒋江黔
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  • 2012-5-6 08:43:16
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罗唆一下, 十分有道理
蒋江黔
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不是灌水赚积分, 我把分送给你
Bodoni
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错过好贴了..
这个损耗讨论清楚是怎么计算了??
aipoul
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stduying.
blueskyy
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我也错过了 ~
siderlee
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我晕  n年前

、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、


数据手册上给出的都是有条件的测试结果

具体应用上需要考虑母线电压等参数带来的 影响

我记得以前 IGBT生产商APT有个应用手册有

本帖最后由 siderlee 于 2016-5-23 13:36 编辑

紫色的童年
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谢谢分享,学习下。
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