MOSFET损耗计算与选型原则解析

"MOSFET损耗计算及其选型原则" MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）在电力电子领域广泛应用，其选型与损耗计算至关重要，关系到系统的安全性和效率。在选择MOSFET时，需要综合考虑多个参数，以确保在实际工作条件下器件的稳定性和可靠性。 1) 电压应力： 电压应力是选型时首先要考虑的因素。在实际应用中，MOSFET的工作电压不应超过其规格书中的漏源击穿电压的90%，即Vospeak≤90%*V(BR)SS。由于漏源击穿电压VaRnss通常有正温度系数，因此应在最低工作温度下参考V(R)pss值。 2) 漏极电流： MOSFET的漏极电流选择要考虑最大周期漏极电流Iomax和漏极脉冲电流Ippulse，均不应超过规格书中90%的最大值。由于这些电流具有负温度系数，应以器件在最大结温条件下的值作为参考。在实际应用中，由于散热和功率损耗的限制，规格书中的Io值可能会比实际最大工作电流高出几倍，因此在初步选型时，Io可设定为3~5倍的Iomax。 3) 驱动要求： 驱动电路设计的关键在于MOSFET的栅极总充电电量Qg。较小的Qg使得驱动更容易，同时在保证远离最大栅源电压Vcss的情况下，选择能最小化导通电阻Ron的驱动电压，通常参考规格书的建议值。 4) 损耗与散热： MOSFET的损耗主要由导通电阻Ron引起，小的Ron可减少导通损耗；热阻Rth的降低有助于减小温度差，从而改善散热性能。 5) 损耗功率计算： MOSFET的损耗包括导通损耗Pon、关断损耗Poff、开关损耗Poffon和Ponoff、动态 Drain-Source 损耗Pds、栅极-源极损耗Pgs、动态Drain-Body损耗Pdf以及恢复损耗Pdrecover。每种损耗的计算需基于具体电路条件，例如同步整流应用还需考虑体内二极管的正向导通损耗和反向恢复损耗。 6) 耗散功率约束： 器件的最大损耗功率Po,max应以最大工作结温度为限，如果已知工作环境温度，可以通过计算来预估最大允许的耗散功率。这涉及到热设计，确保MOSFET在运行过程中不会过热，影响其寿命和稳定性。 选择MOSFET不仅要看其电气参数，还需要考虑其在实际系统中的热管理、驱动需求和损耗特性。这些因素相互交织，共同决定了MOSFET在特定应用中的性能表现和可靠性。在设计过程中，需要进行反复的计算和验证，以确保MOSFET能在各种工作条件下稳定工作。