计算大功率电源中计算大功率电源中MOSFET的功率耗散的功率耗散
MOSFET的甄选从选择能够应付所要求的电流、提供足够的散热通道开始,在确定了要求的散热量并确保了散
热途径后结束。本文介绍了计算MOSFET功率耗散和确定其工作温度的步骤说明,并辅以多相位、同步矫正、
降压CPU内核20A电源设计实例,对每个计算步骤进行说明。
中心议题:中心议题:
计算计算
解决方案:解决方案:
重新设定输入电压范围重新设定输入电压范围
改变开关频率改变开关频率
也许便携式电源设计工程师所面临的最大挑战在于向现代高性能CPU供电。最近,CPU供电电流每两年翻一倍。事实上,当
今的便携式内核电源要求电流达到 40A,电压在0.9V至1.75V之间。但一方面电流要求持续增加,提供电源的可用空间却没有
加大,这一实事将热设计推到难以超越的极限。
如此高的电流电源通常会分为两个或更多部分,每一部分提供15A至25A电流。这种方案消除了元件甄选的任务。例如,40A
电源本质上可以分成两个20A电源。但由于该解决方案并不增加额外的板空间,它无法解决热设计的挑战。
用于高电流电源最难选择的元件是MOSFET场效应管,对于笔记本计算机尤为如此,在这种环境下,通常要为CPU自身保留
散热器、风扇、散热管和其他散热器件。这样,电源经常需要与狭窄的空间、不流动的空气和附近元件耗散的热量对抗。还
有,除了安装在电源下面小小的PCB铜片,没有什么可以帮助电源散热。
MOSFET的甄选从选择能够应付所要求的电流、提供足够的散热通道开始,在确定了要求的散热量并确保了散热途径后结
束。本文介绍了计算MOSFET
计算功率耗散计算功率耗散
要确定一个MOSFET场效应管是否适于某一特定应用,需要对其功率耗散进行计算。耗散主要包括阻抗耗散和开关耗散:
PDDEVICETOTAL=PDRESISTIVE+PDSWITCHING
由于MOSFET的功率耗散很大程度上取决于其导通电阻(RDS(ON)),计算RDS(ON)看似是一个很好的着手之处。但MOSFET
的导通电阻取决于结温TJ。返过来,TJ又取决于MOSFET中的功率放大器耗散和MOSFET的热阻(ΘJA)。这样,很难确定空
间从何处着手。由于在功率耗散计算中的几个条件相互依赖,确定其数值时需要迭代过程(图1)。
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