我一直想搞清楚MOS管的開關(guān)損耗計(jì)算，在只知道驅(qū)動(dòng)MOS管芯片的輸出的驅(qū)動(dòng)電壓，MOS管的規(guī)格書手冊(cè)，驅(qū)動(dòng)頻率的條件下，能夠計(jì)算出MOS管的功耗大小。這樣我們?cè)谠韴D設(shè)計(jì)階段的時(shí)候，就能夠判斷散熱是否有問題，幫助我們進(jìn)行MOS管選型，特別是封裝大小。這樣相當(dāng)于是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估前置，不用非要等到板子做出來實(shí)測(cè)。 那MOS管的損耗由哪幾部分構(gòu)成呢？一般來說由下面5部分構(gòu)成。 

不過相對(duì)來說，導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗占大頭，此期文章也只說這兩個(gè)。 1、導(dǎo)通損耗導(dǎo)通損耗指的是MOS 管完全導(dǎo)通的損耗，這個(gè)相對(duì)來說最簡單，導(dǎo)通后Vgs不變的情況下，導(dǎo)通電阻恒定，知道了通過的電流，開關(guān)的占空比D，那么損耗就可以用下面的公式計(jì)算： 

不過，上面這個(gè)公式有一定的局限性，因?yàn)橛械臅r(shí)候，MOSFET由關(guān)斷到開通的Ids，與從開通到關(guān)斷的Ids，兩者并不相同，特別對(duì)于感性負(fù)載來說。 

因?yàn)榈組OSFET導(dǎo)通之后，負(fù)載兩端就有電壓，感性負(fù)載的話，相當(dāng)與電感L兩端加了電壓，因此在隨后導(dǎo)通的這一段時(shí)間內(nèi)，電感會(huì)被充電，電流不斷上升，因此在后面MOS管關(guān)斷的時(shí)候，電流發(fā)生了變化。如下圖所示，開通是電流為Ids_on，關(guān)斷是電流就上升到了Ids_off。

 那這種情況下，導(dǎo)通損耗怎么計(jì)算呢？我們可以用積分推導(dǎo)的方式求解出來，具體過程如下圖：

開關(guān)損耗應(yīng)該是最難的，要想搞清楚，需要了解 MOS管的開關(guān)過程，下面我們分別說下MOS管的開通與關(guān)斷過程。 需要特別說明的是，負(fù)載類型不同，MOS管的開通和關(guān)斷波形是不一樣的，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的情況，我們分為電感負(fù)載和電阻負(fù)載吧。 2、電感負(fù)載時(shí)MOSFET的開關(guān)損耗

2.1、電感負(fù)載下MOS管的開通過程 

先來看電感負(fù)載下MOS管的開通過程，如下圖t1~t4所示：

 t1階段：此階段指的是，從驅(qū)動(dòng)器開始輸出驅(qū)動(dòng)電壓Vg_drive開始，到MOS的G和S極之間電壓被充到Vgs(th)。這個(gè)過程中，MOS管始終不導(dǎo)通，沒有電流流過，因此Ids始終為0，Vds維持不變。

 t2階段：此階段指的是MOS的G和S之間的電壓從Vgs(th)上升到米勒平臺(tái)電壓的過程，這個(gè)過程中，器件工作在線性工作區(qū)（Vgs與Id成正比），MOS的電流從0上升到Ids_on，MOS兩端的電壓保持不變。 

t3階段：這個(gè)階段柵極維持米勒平臺(tái)電壓Vgp不變，同時(shí)因?yàn)槭歉行载?fù)載，Ids電流基本不變，但柵極一直在被充電，因?yàn)閂ds在下降。此時(shí)柵極驅(qū)動(dòng)器提供的所有柵極電流都被轉(zhuǎn)移，對(duì)Cgd進(jìn)行充電，從而導(dǎo)致D，S之間電壓快速變小，即Vds電壓下降，直到MOS達(dá)到完全導(dǎo)通狀態(tài)。 

t4階段：MOS完全導(dǎo)通后，柵極驅(qū)動(dòng)器電壓因?yàn)楦哂诿桌掌脚_(tái)Vp電壓，因此G和S之間電壓會(huì)繼續(xù)抬升，直到Vgs = Vg_drive，這個(gè)過程中柵極驅(qū)動(dòng)器給Cgd充電，MOS管保持開通狀態(tài)。 

上面是大致的開通過程，損耗主要發(fā)生在兩個(gè)時(shí)間段，t2和t3，為什么呢？也容易看出來

t1：流過MOS的電流為0，因此損耗為0（不算柵極損耗的話）

t2：電壓為Vds，電流從0上升到Ids_on，產(chǎn)生損耗

t3：電壓從Vds下降到基本為0（嚴(yán)格來說電壓=Ids_on*Rds(on)），電流為Ids_on，產(chǎn)生損耗

t4：電壓保持基本為0（嚴(yán)格來說電壓= Ids_on *Rds(on)），電流為Ids_on，相對(duì)于t3時(shí)間段的損耗，非常小，可忽略。 容易想到，要想計(jì)算損耗，我們就需要計(jì)算t2和t3的值，計(jì)算t2和t3時(shí)間也是MOS損耗理論計(jì)算的難點(diǎn)。 

下面就來說明下如何詳細(xì)計(jì)算下t2，t3，順帶把t1也計(jì)算下。 我們知道，MOS的規(guī)格書里面有很多參數(shù)，Ciss，Crss，Coss，Qg，Qgs，Qgd等。

 擺在我們面前的第一個(gè)問題，我們到底用什么參數(shù)來計(jì)算呢？是電容（Ciss，Crss，Coss）還是用電荷量Qg，Qgd，Qgs，Qgs(th)?

查了一些資料，MOSFET的損耗計(jì)算有用電容的，也有用電荷量的，總的來看，我認(rèn)為還是用電荷量來算更準(zhǔn)確些。 為什么這么說呢？ 這是因?yàn)橐?guī)格書手冊(cè)中Ciss，Crss，Coss電容是某一固定電壓條件下測(cè)試的，實(shí)際上電容本身就是電壓的函數(shù)，而且是非線性變化的，就是說不同電壓下，電容不一樣。比如下圖是TI的的MOS管csd17506q5a

 值得一提的是，哪怕我們的工作電壓和規(guī)格書中標(biāo)注的電壓一致，也沒有用，又為什么這么說呢？ 這是因?yàn)?，MOS開通或者關(guān)斷，它是一個(gè)過程。比如20V供電的情況下，開通過程中，電壓Vds會(huì)從20V下降到0，電壓是變化的，導(dǎo)致電容也都在跟隨電壓實(shí)時(shí)變化，我們不能簡單的拿20V時(shí)的電容Crss=Cgd=50pF來用，因?yàn)閂ds經(jīng)歷了從20V到0V，所以電容Cgd一直在變化，它經(jīng)歷了從0.3nF到50pF這個(gè)過程。

 好，為什么不用表格里面的參數(shù)Ciss，Coss，Crss來計(jì)算的原因就說到這里。那下面就來具體說說用電荷量Q如何來計(jì)算t1，t2，t3。 t1的計(jì)算 t1階段，柵極驅(qū)動(dòng)器通過電阻Rg_drive，Rs_on，Rg給MOS管的柵極充電，柵極電壓從0V上升到Vgs(th)，示意圖如下：

 簡單來看，這個(gè)其實(shí)就是個(gè)RC的充電電路，如下圖右邊：

 由上圖可知，R=Rg_drive+Rs_on+Rg，C就是Cgd和Cgs的并聯(lián)，但是前面說過，規(guī)格書中的Cgd，Cgs都沒法直接用，他們并不是一個(gè)固定的值，那這個(gè)C怎么確定呢？這就用到前面說的Qg了。 我們可以從規(guī)格書中讀取Qg(th)的值，以ti的MOS管csd17506q5a為例，Qg(th)=1.6nC。

 盡管在給柵極充電的過程中，Cgd在變化，但是我們知道了Qg(th)，即知道了充電所需要的電荷，與此同時(shí)，我們知道電壓為Vgs(th)，那我們根據(jù)Q=CU，就知道了等效電容C= Qg(th)/Vgs(th)。 我們根據(jù)RC充放電的充電公式，可以求得柵極從0V充到Vgs(th)的時(shí)間：

 t2的計(jì)算 t2時(shí)間段指的是MOS的G和S之間的電壓從Vgs(th)上升到米勒平臺(tái)電壓的過程，這個(gè)過程中，器件工作在線性工作區(qū)（Vgs與Id成正比），MOS的電流從0上升到Ids_on，MOS兩端的電壓保持不變。 t2的計(jì)算有個(gè)麻煩的地方，就是我們不知道米勒平臺(tái)電壓是多少，這個(gè)也是需要我們根據(jù)相關(guān)參數(shù)推算出來的。 雖說MOS管規(guī)格書中經(jīng)常給出了米勒平臺(tái)的電壓，但是它也是固定條件下的，與電流Id有關(guān)，還是以TI的mos管csd17506q5a為例，下面是其柵極電壓與柵極電荷的關(guān)系曲線。

從曲線知道，米勒平臺(tái)電壓大概是2.5V左右，但是它是通流20A的條件下的，如果我們通流是10A，那么米勒平臺(tái)電壓就會(huì)不一樣。 那如何計(jì)算米勒平臺(tái)電壓呢？ 網(wǎng)上查到有兩種方式，一種方式公式如下（參考TI文檔，文檔編號(hào)為ZHCA770）：

個(gè)人覺得這個(gè)方式求解不實(shí)用，因?yàn)間fs本身就和Ids相關(guān)，它不是一個(gè)常量，參考下面模電書籍《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》

 所以呢，就算我們可以從規(guī)格書中看到有跨導(dǎo)gfs，也不能直接用，因?yàn)樗翘囟l件下的，咱們得工作條件很難說一模一樣。 那怎么辦呢？ 還有第二種方式是下面的公式（參考o(jì)nsemi文檔，編號(hào)為AN-9010CN- MOSFET基礎(chǔ)）：

 所以我們?nèi)绻苤肋@個(gè)參數(shù)K，那么就可以得到Ids與Vgs的關(guān)系式。那怎么得到參數(shù)K呢？根據(jù)上面的公式，我們可以得到K的公式如下：

 一般MOSFET手冊(cè)都有Vgs與Ids的曲線，我們可以從曲線上讀取一個(gè)點(diǎn)，同時(shí)Vgs(th)電壓MOSFET手冊(cè)中一般本身就有標(biāo)注。 舉個(gè)例子： 下面是TI 的 MOSFET管csd17506q5a 的Vgs與Ids的曲線，假設(shè)溫度是25℃，對(duì)應(yīng)曲線為綠線，在Vgs=2V時(shí)，Ids=4A，同時(shí)可以查到手冊(cè)中Vgs(th)典型值為1.3V，所以最終我們可以計(jì)算得K=8.17

 不過，值得一提的，這個(gè)方法沒有那么準(zhǔn)，因?yàn)槲覀兞硗馊∫粋€(gè)點(diǎn)的話，會(huì)發(fā)現(xiàn)計(jì)算出的K值不太一樣。同樣的方法，如果我們從曲線上取的是Vgs=2.5V，那么Ids= 40A，根據(jù)上面的公式，我們會(huì)計(jì)算得K=27.7。 為什么不準(zhǔn)呢？ 我問了下deepseek，答案如下：

總之，就是過于理想化。 那怎么辦呢？怎么得到不同電流Ids時(shí)的米勒平臺(tái)電壓Vgp？ 我忽然發(fā)現(xiàn)，不是可以直接從 Vgs-Ids曲線上讀取嗎？我們前面取的點(diǎn)，Vgs=2V時(shí)，Ids=4A。其實(shí)就是說明了在電流Ids=4A時(shí)，米勒平臺(tái)電壓Vgp=2V。 又為什么這么說呢？ 

我們先理解下Vgs-Ids曲線，首先這個(gè)說的是MOS管工作在線性工作區(qū)的時(shí)候，當(dāng)Vds一定，我們?cè)龃骎gs，那么Ids就相應(yīng)的增大。 現(xiàn)在假如我們的電路，工作在一個(gè)具體的Id電流值的情況下，這個(gè)Ids對(duì)應(yīng)到曲線上就有一個(gè)Vgs的值，現(xiàn)在電路正好工作在這個(gè)狀態(tài)。現(xiàn)在我們繼續(xù)給Vgs充電，但是呢，受負(fù)載影響，Id不能增大，所以這個(gè)時(shí)候繼續(xù)給柵極充電的話，會(huì)導(dǎo)致Vds下降， Vds下降，意味著Cgd被充電了，這個(gè)時(shí)候Vgs電壓是不會(huì)變的，也就是說開始進(jìn)入米勒平臺(tái)電壓了，這不就說明這個(gè)Vgs的值就是米勒平臺(tái)電壓Vpg了嗎？ 

我們看看TI 的csd17506q5a，根據(jù)下面的Qg的曲線，可以看到其20A的米勒平臺(tái)電壓為2.3V，而Vgs-Ids曲線，在20A時(shí)，Vgs對(duì)應(yīng)電壓也為2.3V左右，說明上面的推斷應(yīng)該是正確的。

好，米勒平臺(tái)電壓我們現(xiàn)在已經(jīng)有獲取的方法了——從規(guī)格書手冊(cè)中的Vgs-Ids曲線直接讀取。 下面繼續(xù)看t2如何計(jì)算。 其實(shí)方法和t1差不多，我們已經(jīng)知道t2階段，電壓是從Vgs(th)上升到了Vgp_on，只需要再知道t2階段柵極充入了多少電荷就可以了，而這個(gè)電荷量就是Qgs-Qgs(th)，Qgs可以從Qgs的曲線上面讀取，如下圖所示：

t1+t2的總時(shí)間：柵極從0電壓被充電到米勒平臺(tái)所用的時(shí)間，總的電荷量為Qgs，電壓從0升到了Vgp_on，還是跟前面的RC充電電路模型一樣，我們可以求得總時(shí)間t1+t2。 然后用總時(shí)間減去前面計(jì)算出的t1，就可以得到t2時(shí)間長度了，具體過程如下：

t3的計(jì)算 t3指的是米勒平臺(tái)階段，這個(gè)時(shí)候Vgs的電壓保持不變，主要是給電容Cgd充電。 因?yàn)閂gs的電壓不變，柵極驅(qū)動(dòng)器的電壓也不變，因此柵極的電流Ig是不會(huì)變的，因此我們可以利用這一點(diǎn)計(jì)算米勒平臺(tái)時(shí)間t3。 米勒平臺(tái)的電荷量Qgd我們可以從規(guī)格書中直接獲取到，以ti的MOS管csd17506q5a為例，Qgd=2.3nC，根據(jù)公式Q=I*t，我們就可以得到充電的時(shí)間t了。 t3具體計(jì)算如下圖：

至此，我們就把三個(gè)時(shí)間t1，t2，t3都求出來了，那下面來計(jì)算功耗。 開通過程中的功耗計(jì)算 根據(jù)開通時(shí)的波形，損耗發(fā)生在t2和t3階段，如下圖：

在t2階段，電壓為Vds不變，電流從0上升到Ids_on，因此平均功率為P=1/2*Vds*Ids_on，損耗為Et2=P*t2=1/2*Vds*Ids_on*t2 （單位為焦耳）。 

在t3階段，電流為Ids_on不變（嚴(yán)格來說感性負(fù)載，電流應(yīng)該是略有上升，因?yàn)閠3時(shí)間很短，電流近似看作不變），電壓從Vds下降到0，因此平均功率也為P=1/2*Vds* Ids_on，損耗為Et2=P*t3=1/2*Vds* Ids_on *t3（單位為焦耳）。 所以 ，開通過程中總的功耗（單位為焦耳）為：Etr=Et2+Et3=1/2*Vds* Ids_on *(t2+t3)

至此，開通過程中的損耗計(jì)算已全部給出，下面來看關(guān)斷過程的損耗 

2.2、電感負(fù)載下MOS管的關(guān)斷過程

關(guān)斷過程是開通過程的逆過程，示意圖如下圖右邊所示：

t5階段：驅(qū)動(dòng)器輸出電壓為0V，此時(shí)t5階段啟動(dòng) ，Vgs電壓開始下降，直到降低到米勒平臺(tái)的過程，這個(gè)過程MOSFET一直處于持續(xù)導(dǎo)通的狀態(tài)，是t4的逆過程，損耗較小，忽略。

t6階段：米勒平臺(tái)電壓階段，類似與t3過程，Ids_off保持不變，D，S之間電壓從0升高到Vds，有較大損耗，不可忽略。

t7階段：米勒平臺(tái)電壓到Vgs(th)的階段，類似于t2階段，D，S之間電壓為Vds不變，電流從Ids_off下降到0，有較大損耗，不可忽略。 t8階段：Vgs(th)下降到0的階段，類似于t1階段，Id為0，D，S之間電壓為Vds不變，損耗較小，忽略 那損耗是不是就和開通過程一樣呢？ 當(dāng)然不是，為什么呢？主要原因是因?yàn)殛P(guān)斷時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓不再是Vg_drive了，而是0V，它與米勒平臺(tái)電壓接近，充放電的壓差更小，因此不做特殊處理的情況下，放電的時(shí)間會(huì)有所不同，通常是會(huì)更長。 示意圖如下圖所示。

 類似于開通過程，我們同樣計(jì)算下t6，t7，t8 t6的計(jì)算 t6階段為米勒平臺(tái)階段，G極的電壓維持Vgp_off不變，而驅(qū)動(dòng)端接地，因此電阻上面的電壓恒定，驅(qū)動(dòng)電流就恒定，放電電荷為Qgd，因此我們可以求得t6的時(shí)間長度如下圖：

t7計(jì)算 t7為GS電壓從米勒平臺(tái)電壓Vgp_off到Vgs(th)的放電過程，使用RC放電電路模型，如下圖所示

這個(gè)過程中，放電的電荷量為Qgs-Qg(th)，電壓變化量為，Vgp_off-Vgs(th)，因此等效電容C = Q/U = (Qgs-Qg(th))/ (Vgp_off-Vgs(th))。 我們根據(jù)RC放電電路的公式，最終求得t7的大小如下圖：

t8計(jì)算

t8階段是柵極電壓從Vgs(th)下降到0的過程，電荷量為Qg(th)，電壓變化量為Vgs(th)，因此等效電容C=Q/U=Qg(th)/Vgs(th) 理論上根據(jù)RC放電模型，柵極是永遠(yuǎn)到不了0V的。考慮到一般MOSFET的Vgs(th)也就2V左右，經(jīng)過3個(gè)時(shí)間常數(shù)，電壓就能下降到初始電壓的5%，如果按照2V計(jì)算，經(jīng)過3個(gè)時(shí)間常數(shù)，電壓下降到 2V*5% = 0.1V，我們可以取放電時(shí)間為3個(gè)時(shí)間常數(shù)。

因此，按照上面的方式，我們求得t8如下：

關(guān)斷過程中的功耗計(jì)算 關(guān)斷過程主要發(fā)生在t6和t7 t6階段，電流保持Ids_off不變，電壓從0上升到Vds。而在t7階段，電壓不變，電流從Ids_off下降到0，因此這個(gè)階段的損耗計(jì)算如下圖所示：

2.3、電感負(fù)載下MOS管的開關(guān)損耗

前面已經(jīng)分別求出了MOS管的開通損耗和關(guān)斷損耗，我們把他們加起來，就能得到總的開關(guān)損耗了，相關(guān)公式匯總?cè)缦拢?/span>

不過，實(shí)際運(yùn)用中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)計(jì)算功耗是偏高的，為什么呢？ 因?yàn)槲覀兩厦嫱茖?dǎo)公式用的波形電壓和電流是交替變化的，比如開通過程，上面給出的波形是電流從0上升到Ids_on后D和S極之間的電壓才開始下降，而我們實(shí)際應(yīng)用中會(huì)發(fā)現(xiàn)，在電流還沒到Ids_on時(shí)，電壓已經(jīng)下降了，因此實(shí)際損耗會(huì)更小一點(diǎn)。

下面deepseek給出的解釋，并給出了推薦系數(shù)為1/4

我們引入糾正系數(shù)k，電感負(fù)載時(shí)，k=1/4， 那這個(gè)系數(shù)準(zhǔn)確嗎？后面我們會(huì)進(jìn)行仿真，從仿真結(jié)果來看，1/4的仿真結(jié)果和計(jì)算結(jié)果比較接近（后面會(huì)給出具體的仿真情況）。 那么最終的公式如下：

3、電阻負(fù)載時(shí)MOSFET的開關(guān)損耗

上面是電感負(fù)載的損耗情況，為什么強(qiáng)調(diào)電感負(fù)載呢？這是因?yàn)樗鼈z的情況不太一樣，那區(qū)別在哪里呢？ 以開通過程為例，畫個(gè)對(duì)比示意圖吧

可以看到，差異主要在電壓和電流切換的時(shí)機(jī)不太相同。電感負(fù)載：電流先從0上升到Ids_on，然后電壓從Vds下降到0。電阻負(fù)載：電流和電壓同時(shí)變化，電流從0上升到Ids_on的同時(shí)，電壓也從Vds開始下降。 電感負(fù)載的開關(guān)損耗上面已經(jīng)有了，下面來看下電阻負(fù)載的損耗計(jì)算，推導(dǎo)過程如下圖

從推導(dǎo)的電感負(fù)載開通過程知道，開通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間的長短主要取決于柵極電阻，驅(qū)動(dòng)器電壓，MOSFET的柵極電荷，Qg，Ids等大小，跟什么類型的負(fù)載沒關(guān)系。 因此，上面的tr類比于電感負(fù)載的t2+t3，即tr=t2+t3；tf類比于電感負(fù)載關(guān)斷時(shí)間t6+t7，即tf=t6+t7，最終可得總開關(guān)損耗：

我們拿電阻負(fù)載和電感負(fù)載的開關(guān)損耗做對(duì)比，會(huì)發(fā)現(xiàn)僅僅是系數(shù)有個(gè)差異，電感負(fù)載為1/4，電阻負(fù)載為1/6，因此我們可以歸一化公式。

4、開關(guān)損耗歸一化公式最終我們我們把公式匯總?cè)缦拢?/span>

5、柵極外部串聯(lián)電阻的損耗

除了導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗，我們通常還比較關(guān)心MOSFET的柵極串聯(lián)電阻的損耗，因?yàn)殡娮栌蓄~定功率，我們需要根據(jù)功率選擇合適的封裝大小。 這個(gè)損耗的計(jì)算公式我們可以用deepseek輕松查到：

給出的公式倒是沒什么問題，但是為什么是這樣的？我網(wǎng)上找了也沒看到有比較信服的理由，所有我又自己推了下。 我們先看MOSFET的整個(gè)開通過程，我們知道，MOSFET導(dǎo)通的過程，就是驅(qū)動(dòng)器對(duì)柵極電容充電的過程，只不過這個(gè)電容是動(dòng)態(tài)變化的，我們化繁為簡，假定柵極平均電容為C，因此構(gòu)建電路模型如下圖所示：

 那么問題就變成了求解電阻R的功耗的問題了，這是一個(gè)純數(shù)學(xué)問題了

問題詳述：當(dāng)柵極電壓從0變到Vg_drive，電容C從0被充電至Vg_drive電壓，這個(gè)過程中電阻R的耗能是多少？

同理，我們可以求得關(guān)斷過程中電阻R的耗能是多少，如下圖：

可以看到，一次開通和一次關(guān)斷，柵極電阻消耗的功率是相同的，因此我們可以求得總的功率損耗如下圖

至此，我們就推導(dǎo)出了MOSFET柵極電阻的功耗 需要注意的是，實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候，Qg指的是實(shí)際Vg_drive對(duì)應(yīng)的電荷量大小，不同Vg_drive驅(qū)動(dòng)電壓，Qg是不一樣的，如下圖的Ti的MOSFET管csd17506q5a，10V對(duì)應(yīng)的Qg為5.5nC

就我個(gè)人而言，我喜歡用Qg，不用Ciss，所以我推薦用下面這個(gè)公式計(jì)算驅(qū)動(dòng)電阻的損耗

如果按照前面的模型，電阻R由三部分構(gòu)成：驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)阻，MOSFET的內(nèi)置柵極電阻Rg，線路串聯(lián)的電阻Rs_on/Rs_off (有時(shí)有快關(guān)斷電路，比如Rs上并聯(lián)了二極管，那么可以看作Rs_off = 0)，最終的公式如下圖：

6、MOS管損耗理論計(jì)算公式推導(dǎo)及LTspice仿真驗(yàn)證

6.1 電感負(fù)載舉例

電路舉例：

我們構(gòu)建如上的電路，其中MOSFET  M1類似于Boost電路中的下管，R1僅僅用于用來仿真采集電流。  電路中，電流為10A，電壓為約為15V（14V+二極管D1的壓降），MOS管使用前面提到的ti的管子CSD170506Q5A，spice模型為官網(wǎng)下載，柵極驅(qū)動(dòng)器電壓為10V，內(nèi)阻設(shè)置為0，柵極串聯(lián)電阻為100Ω，開關(guān)頻率為20KHz。 根據(jù)前面推導(dǎo)的公式，我先做了個(gè)excel表格，填入已知參數(shù)后（其中k=1/4=0.25），得到上圖對(duì)應(yīng)電路圖的理論計(jì)算損耗結(jié)果如下表：

 再來看看仿真的結(jié)果：

 匯總對(duì)比結(jié)果如下圖：

可以看到，結(jié)果還是挺接近的，誤差不大。 

6.2、電阻負(fù)載舉例 

LTspice仿真電路圖如上，R1為負(fù)載1.5Ω，Vds=V2的電壓=15V，導(dǎo)通時(shí)電流為10A，開關(guān)頻率為20Khz。 同樣將相關(guān)參數(shù)代入excel計(jì)算表格（其中k=1/6），得到上圖對(duì)應(yīng)電路圖的理論計(jì)算損耗結(jié)果如下表：

再來看看仿真的結(jié)果：

匯總對(duì)比結(jié)果如下圖：

可以看到，導(dǎo)通損耗和串聯(lián)電阻Rs損耗誤差較小，開關(guān)損耗誤差較大，有30%，計(jì)算值比仿真值要大，總損耗誤差為20.6%。 

總結(jié)

以上就是最近關(guān)于MOS管損耗計(jì)算的一些總結(jié)，網(wǎng)上相關(guān)資料很多，但很少有全面的分析過程，沒找到直接能用的且令人信服的，故此我就自己來了。 

雖然我上面提供了具體的計(jì)算方法，但兄弟們一定要注意它的局限性，并非是很準(zhǔn)確的，只能參考，比如下面幾點(diǎn)就是沒有考慮的：

1、忽略了死區(qū)時(shí)間體二極管的功耗，忽略了反向恢復(fù)電荷帶來的損耗

2、忽略了MOSFET內(nèi)部的寄生電感帶來的影響，忽略了柵極走線電感帶來的影響。

3、忽略了溫度帶來的影響，Rds_on隨溫度上升而上升，也忽略了米勒平臺(tái)電壓隨溫度的影響。 另外，我們?cè)趹?yīng)用中也要有一些變通，我也沒有辦法把所以得場(chǎng)景都列出來。

舉個(gè)例子，如果我們實(shí)際應(yīng)用電路在D，S之間并聯(lián)了一個(gè)電容，或者在G，S之間并聯(lián)了一個(gè)電容，那么表格里面的參數(shù)也要對(duì)應(yīng)的變化，該調(diào)整哪些參數(shù)呢？怎么調(diào)呢？這個(gè)問題兄弟們也可以自己去思考下，就不做解釋了。