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理解功率MOSFET的开关损耗

资料介绍
本文详细分析计算开关损耗,并论述实际状态下功率MOSFET的开通过程和自然零电压关断的过程,从而使电子工程师知道哪个参数起主导作用并更加深入理解MOSFET...
MOSEFT 分析:理解功率 MOSFET 的开关损耗

本文详细分析计算开关损耗,并论述实际状态下功率 MOSFET 的开通过程和自然
零电压关断的过程,从而使电子工程师知道哪个参数起主导作用并更加深入理解
MOSFET。

MOSFET 开关损耗

1 开通过程中 MOSFET 开关损耗

功率 MOSFET 的栅极电荷特性如图 1 所示。值得注意的是:下面的开通过程对应
着 BUCK 变换器上管的开通状态,对于下管是 0 电压开通,因此开关损耗很小,
可以忽略不计。




a

图 1 MOSFET 开关过程中栅极电荷特性

开通过程中,从 t0 时刻起,栅源极间电容开始充电,栅电压开始上升,栅极电
压为




其中: ,VGS 为 PWM 栅极驱动器的输出电压,Ron 为 PWM
栅极驱动器内部串联导通电阻,Ciss 为 MOSFET 输入电容,Rg 为 MOSFET 的栅极
电阻。

VGS 电压从 0 增加到开启阈值电压 VTH 前,漏极没有电流流过,时间 t1 为




VGS 电压从 VTH 增加到米勒平台电压 VGP 的时间 t2 为
VGS 处于米勒平台的时间 t3 为




t3 也可以用下面公式计算:




注意到了米勒平台后,漏极电流达到系统最大电流 ID,就保持在电路决定的恒
定最大值 ID,漏极电压开始下降,MOSFET 固有的转移特性使栅极电压和漏极电
流保持比例的关系,漏极电流恒定,因此栅极电压也保持恒定,这样栅极电压不
变,栅源极间的电容不再流过电流,驱动的电流全部流过米勒电容。过了米勒平
台后,MOSFET 完全导通,栅极……
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