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標題: 理解功率MOSFET的Coss產生損耗 [打印本頁]
作者: 小融1號    時間: 2017-3-28 10:27
標題: 理解功率MOSFET的Coss產生損耗
功率MOSFET的Coss會產生開關損耗，在正常的硬開關過程中，關斷時VDS的電壓上升，電流ID對Coss充電，儲存能量。

在MOSFET開通的過程中，由于VDS具有一定的電壓，那么Coss中儲能的能量將會通過MOSFET放電，產生損耗。
許多資料中，理論的Coss放電產生的損耗為：


從上式可以看到，Coss放電產生的損耗和容值、頻率成正比，和電壓的平方成正比。在功率MOSFET的數據表中，Coss對應產生的功耗就是Eoss。

一些低輸入電壓的應用，如筆記本電腦主板的Buck變換器輸入電壓為19V，通訊系統板極Buck變換器輸入電壓為12V，由于工作電壓比較低，Coss產生的損耗較小，相對于跨越線性區產生的開關損耗通常可以忽略不計，因此在低壓功率MOSFET的數據表中，通常不會列出Eoss。

常用的ACDC變換器如Flyback結構的電源系統，輸入的電壓范圍為100-380VDC，甚至更高的輸入電壓，Coss產生的損耗所占的比例非常大，甚至成為主導因素，因此在高壓功率MOSFET的數據表中，列出Eoss的值。目前有些中壓的功率MOSFET的數據表中也列出了Eoss的值。

功率MOSFET的電容特性是非線性的，Coss容值會隨著VDS電壓變化，因此基于Coss的Eoss也是非線性的，如下圖所示。因此，如本文開始部分，直接使用傳統電容儲能的公式電容的放電損耗是不正確的。

圖1：AON6162的Coss和Eoss曲線

Coss曲線的測量方法前面的文章已經介紹過，對Coss的曲線積分，可以得到Qoss：


如圖2所示，VDS為30V時對應的Qoss就是圖中Coss曲線、水平X軸、VDS=30V垂直線和垂直Y軸所包圍的面積。在不同的電壓下得到不同的Qoss，就可以作出Qoss-VDS曲線。

圖2：基于Coss計算Qoss

圖3：AON6162的Qoss曲線

那么如何得到Eoss？可否根據Qoss-VDS的曲線，再對Qoss積分，就可以得到Eoss？


                             
電容Coss隨VDS電壓變化，不同的電壓下容值不同，因此不能使用上面積分的方法來計算Eoss。

考慮到電容Coss隨VDS電壓變化，為了計算VDS-Eoss曲線，VDS電壓從0開始，使用小的電壓增幅間隔，例如：0.5V、1V、1.5V、2V、2.5V、3V、3.5V、。。。60V，在不同的電壓下可以得到相應的電容值。當電壓從VDS(n)增加到VDS(n+1)時，例如從1V增加到1.5V，增加的Qoss可以由下式計算：



使用上述方法，計算的AON6162的VDS-Eoss曲線如圖4所示。


圖4：AON6162的Eoss曲線

上述方法中有一些誤差，分度越細，誤差越小。

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