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終于講透了!開關電源MOS開關損耗推導過程

2019-06-18 10:20 來源:電源研發聯盟 編輯:Angelina

電源工程師們都知道開關MOS在整個電源系統里面的損耗占比是不小的,開關mos的的損耗我們談及最多的就是開通損耗和關斷損耗,由于這兩個損耗不像導通損耗或驅動損耗一樣那么直觀,所有有部分人對于它計算還有些迷茫。

我們以反激CCM模式的開通損耗和關斷損耗來把公式推導一番,希望能夠給各位有所啟發。

我們知道這個損耗是由于開通或者關斷的那一個極短的時刻有電壓和電流的交叉而引起的交越損耗,所以我們先得把交越波形得畫出來,然后根據波形來一步步推導它的計算公式。

最惡劣情況的分析

我們一起來看圖

下圖為電流與電壓在開關時交疊的過程,這個圖中描述的是其實是最惡劣的情況,開通時等mos管電流上升到I1之后mos管電壓才開始下降,關斷時等mos管電壓上升到Vds后mos管電流才開始下降。

最惡劣的情況分析:

終于講透了!開關電源MOS開關損耗推導過程

mos管開通過程

階段一:電壓不變電流上升(電壓為Vds不變,電流由0上升到Ip1)

mos開通瞬間,電流從零快速開始上升到Ip1,此過程MOS的DS電壓不變為Vds;

階段二:電流不變電壓下降(電流為Ip1不變,電壓由Vds下降到0)

電流上升到Ip1后,此時電流的上升斜率(Ip1-Ip2段)相對0-Ip1這一瞬間是非常緩慢的,我們可以近似把上升到Ip1之后繼續上升的斜率認為是0,把電流基本認為是Ip1不變,此時MOS管的DS電壓開始快速下降到0V。

mos管關斷過程

階段一:電流不變電壓上升(電流為Ip2不變,電壓由0上升到Vds)

電壓從0快速開始上升到最高電壓Vds,與開通同理此過程MOS的電流基本不變為Ip2;

階段二:電壓不變電流下降(點壓為Vds不變,電流由Ip2下降到0)

電壓此時為Vds不變,電流迅速從Ip2以很大的下降斜率降到0。

上面對最惡劣的開關情況做了分析,但是我根據個人的經驗這只是一場誤會,本人沒發現有這種情況,所以我一般不用這種情況來計算開關損耗。

由于本人不用,所以對上述情況不做詳細推導,下面直接給出最惡劣的情況的開通關斷損耗的計算公式:

終于講透了!開關電源MOS開關損耗推導過程

至于關斷和開通的交越時間t下面會給出估算過程。

個人認為更符合實際情況的分析與推導

請看圖:

終于講透了!開關電源MOS開關損耗推導過程

這種情況跟上一種情況的不同之處就在于:

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