MOSFET损耗计算

MOSFET损耗计算

MOSFET在开关过程中，会产生一定的损耗，主要包括以下几部分：

开通损耗

开通过程中的电压、电流和功耗波形近似如下：

Pswitch-on = 1/2* V DS i D*(t2-t0)*f

导通损耗

Pon=Id2 * Rds(on)*Ton*f

其中：

Rds(on) ：实际结温下的导通电阻，可以通过查阅datasheet中的相关曲线获得；

Id ：导通时的电流有效值；

Ton ：一个周期内的导通时间；

f：开关频率。

D：占空比，D＝Ton*f。

根据电流的工作模式可以分为下面3种：

关断损耗

关断过程中的电压、电流和功耗波形近似如下：

Pswitch-off = 1/2* V DS i D*(t5-t3)*f

截止损耗

Poff=V DS*I DSS*t off*f

其中：

V DS ：截止时的D-S间的电压

I DSS ：截止时的实际结温下的漏电流

t off：一个周期内的截止时间

除了以上4种损耗外，门极驱动和输出电容也会消耗一定的功耗。

门极损耗

Pgate=Q G*Vgs* f*R G/(R G+Rdrive)

其中：

Q G：门极充电总电荷

R G：MOSFET内部门极寄生输入电阻

Rdrive ：外接的门极驱动电阻

输出电容损耗

Pcoss = 1/2*Co(er)*V DS2*f

其中：

Co(er) ：等效输出电容（能量一定）；

V DS ：截止时的D-S间的电压

此损耗一般在开关频率较高、硬开关工作时的幅值较高，需要考虑。

有时候MOSFET的内部反并寄生二极管会流过电流，也会产生一定的功耗，寄生二极管的功耗Pdiode计算可以参考二极管的功耗计算方法。

综上，MOSFET的总损耗如下：

Ptotal = Pswitch-on + Pon + Pswitch-off + Poff + Pgate + Pcoss +Pdiode，

说明：

（1）Poff、Pgate、Pcoss这3个损耗在总的损耗中占的比重很小，设计时不用重点考虑；（2）由于电路拓扑、软开关技术、负载、开关频率的不同，Pswitch-on和Pswitch-off在总损耗中占的比重不同。