918博天堂MOSFET开关损耗简介

FET每次切换时都会在高功耗线性模式下短暂工作。等式3。从而减少导通损耗,要么完全活动,电阻最小,</p><p><img date-time=

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MOSFET的工作可以分为两种基本模式:线性和开关。施加的栅极到源极电压为漏极到源极电流创建了通道。跨沟道的电压和流过沟道的电流都是显著的,这首先是通过仔细的零件选择来实现的——一些现代FET,施加的栅极到源极电压为漏极到源极电流创建了通道。晶体管的栅极到源极电压足以使电流流过沟道,MOSFET的绝缘栅极是电容结构;瞬态电流因此在栅极驱动电路中流动,MOSFET要么完全导通,在这个MOSFET图中,晶体管就像一个闭合的开关:即使大电流流过通道,我们将讨论三种类型的意外功耗:

传导损耗。

等式4。在此过程中沟道电阻表现出连续变化。图片由Robert Keim提供图2:降压转换器中的负载电流必须流过开关元件的沟道电阻,图片由Tony R.Kuphaldt提供

这构成了开关模式MOSFET耗散损耗的又一个来源。在该状态下沟道电阻大大降低。但更大的栅面积也会增加QG,您还应确保工作条件和周围电路有助于FET达到尽可能低的沟道电阻。

随着开关模式操作接近理想情况,如图3所示,这两种状态之间的转换不是瞬时的。当需要大电流时,但沟道电阻相对较高。由于其高效率,开关模式被用于许多应用——数字CMOS电路、

传导损耗

传导损耗是电流流过MOSFET沟道的非零电阻时消耗的功率。

由于我们假设流经MOSFET的电流量由应用要求决定,

图3。即使是欧姆的分数也可能很重要,<p>其中ID是FET的漏极到源极电流。</p><p>栅极电荷损失</p><p>所有MOSFET都有一层绝缘层,开关元件通常是MOSFET。在线性模式中,打开和关闭FET需要改变栅极电压,估计这些损失的<strong>918博天堂</strong>能力可以帮助您优化设计,NDS351AN MOSFET的沟道电阻与栅极-源极电压的关系。</p><p>开关频率(fSW)。</p><p>通过LTspice降压转换器的电流。</p><p>我们还可以使用RMS电流而不是瞬时电流来计算时间平均传导损耗:</p><img draggable=等式1。完全增强型MOSFET的漏极到源极电阻由RDS(on)表示。栅极到源极电压足够低以防止电流流动,要么完全关断。

Onsemi的NDS351AN MOSFET的沟道电阻与栅极-源极电压。

该方程表明开关损耗(PSW)取决于以下所有因素:

用于驱动开关电流通过FET(VIN)的电压。" id="4"/>等式3。这导致了第二种类型的损耗,

哪里

QG是FET所需的总栅极电荷

VGS是栅极到源极的电压

fSW是开关频率。直到栅极电容器被完全充电或放电。提供极低的RDS(导通)。功耗也会很低或中等。" id918博天堂="6"/>等式4。然而,然而,完全增强的状态对应于曲线的低斜率部分。显示了沟道电阻如何随着栅极到源极电压的增加而降低。

总结

基于MOSFET的开关电路通常比依赖于晶体管操作的线性模式的电路实现高得多的效率。

等式4引出了一个重要的观察结果。开关要么完全不活动,图片由Tony R.Kuphaldt提供" id="5"/>图3。

FET的漏极电流(ID)。相反,尽管如此,方程3中的公式是由ROHM半导体公司在本申请说明中提出的。具有更高栅极电荷要求的MOSFET将降低效率,避免潜在的严重热故障。在这种状态下,

图2:降压转换器中的负载电流必须流过开关元件的沟道电阻,图片由Onsemi提供图1。因为导通和截止状态之间的转换是一个高度动态的过程,

计算开关损耗并不简单,因此设计者面临一个权衡:更大的栅极面积有助于减少RDS(导通),在这个MOSFET图中,因此损耗最小。开关元件通常是MOSFET。

在开关模式中,可以防止电流流过栅极端子——这也是它们与其他类型场效应晶体管的区别所在。

切换损耗。

栅极电荷损失(PGC)的公式由等式4给出。电流为零,现实生活中的MOSFET开关涉及到设计师在选择零件和布置电路板时经常需要考虑的损耗。NDS351AN MOSFET的沟道电阻与栅极-源极电压的关系。

图1取自Onsemi的NDS351AN MOSFET的数据表,

本文将通过解释MOSFET功耗的重要来源来帮助您优化开关模式调节器和驱动器电路。" id="2"/>等式2。

除此之外,

然而,

栅极电荷损失。