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【草根大侠】贴 MOS管的损耗分析

现在能效的要求越来越高,电源整个系统中MOS管的损耗不可小视

一般MOS管用于开关管,同步整流管。

MOS管的损耗一般有三部分导通损耗,栅极损耗,开关损耗,后面发帖说说各部分损耗

另,具体MOS规格和选型可上元器件网http://www.yuanqijian.com/mosfet/

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zhc7302
LV.9
2
2012-09-07 08:21
学习
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aczg01987
LV.10
3
2012-09-07 08:57
@zhc7302
学习

还没发有用的东西,你学啥呢,哈哈!

在外面出差,没什么心情专心写帖子,回深圳再写

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2012-09-07 09:46
@aczg01987
还没发有用的东西,你学啥呢,哈哈!在外面出差,没什么心情专心写帖子,回深圳再写[图片]
学习了!
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2012-09-09 10:19
@aczg01987
还没发有用的东西,你学啥呢,哈哈!在外面出差,没什么心情专心写帖子,回深圳再写[图片]
先来占个座
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zhc7302
LV.9
6
2012-09-10 08:18
@aczg01987
还没发有用的东西,你学啥呢,哈哈!在外面出差,没什么心情专心写帖子,回深圳再写[图片]

东西呢

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2012-09-10 09:13
@zhc7302
东西呢
mark一下先。。。
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Haleliu
LV.4
8
2012-09-10 10:26
搬个板凳占个座!期待楼主更精彩
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aczg01987
LV.10
9
2012-09-12 01:07

抱歉啊,活动都结束啦

最近一直出差在外面,帖子后续写完

TKS!!

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120421322
LV.6
10
2012-09-17 17:53
可以想一些创新方案来降低电源的损耗。
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2012-09-17 20:19
@120421322
可以想一些创新方案来降低电源的损耗。

采用软开关技术,  可明显降低开关损耗.

需要创新的是:   简化现有电路,只留最基本的,再扩大应用范围.

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aczg01987
LV.10
12
2012-09-18 09:05
@120421322
可以想一些创新方案来降低电源的损耗。
说说有在不外加成本的情况下怎么创新去降低损耗
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2012-09-18 09:08
@aczg01987
说说有在不外加成本的情况下怎么创新去降低损耗
关注中
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zhangyh
LV.5
14
2012-09-18 09:13

栅极损耗应该是对栅极电容充电荷所用的能量,栅极极板上电荷充满后就只剩下维持能量了,这个过程是从大到小的,也就是说栅极充电的开始电流很大,然后逐渐减小,这部分损耗相对于其他损耗来讲要占比例很少

导通损耗是在管子饱和导通时电流在沟道内阻上生成的热,Q=(I^2)RT, I和T是我们必须的,那么只剩下R了,所以通态电阻越小损耗将越小。特别提到的是:尽可能保证栅极极板上的电荷充足才能保证沟道内有足够的载流子,才能保证通态电阻最小

开通损耗是在管子由关闭状态转入开通时,D,S两端电压与电流的变化过程中的损耗,D,S电压由HV转入Vds(saturate)时,是一个倾斜下降的过程,电流由0转入最大Imax,是倾斜上升的,在这个交叉过程中的区域就是损耗能量。关断时反之。

只分析开通损耗,关断差不多。

由于开通时电压倾斜下降,电流倾斜上升,所形成的交叉区是损耗,那么交叉区越小损耗就越小,也就是说电压下降越快,电流上升越快,交叉区越小,然后损耗就越小。

既然知道了损耗小的本质了,那么就是找方法让电压下降快和电流上升快。电压和电流变化快的原因是什么呢,就是导通时管子由截止到导通的电阻由无穷大到最小的时间快,那么这个电阻的形成又是来自于门极电荷,只有门极与衬底之间的电容充电荷越快,沟道形成的越快,电阻变化才越快,电压电流变化率才越快。

门极电荷充电又是驱动电路提供,所以驱动所拥有的驱动功率越大,才有充电越快。

到这里已经找到了影响开通损耗的根源了,但是开通损耗过快又会有什么结果呢?

如果开通很快,也就是说电压下降率很高,即du/dt很大,那么对外的响应就是所谓的共模信号;还有一个电流变化率di/dt与电感量的乘积,则表现为一个电压信号,在哪呢?就在电感的两端,这里形成的是一个负压,(关断时形成的是一个正压),也就是说di/dt越大,电压尖峰越高,需要的管子耐压越高。

关断损耗请各位自己分析,跟开通时差不多,在示波器上保存这些数据后可以经过积分计算出开关损耗的

说道到这里,其实开关损耗就是控制门极充放电的快慢,调整的方法就是门极的电阻。

正是由于硬开关有较大的损耗,所以才有了谐振开关,也就是加入电容同电感谐振,当震荡过零时开关,有零电压和零电流两种,各位自己查资料吧,我打拼音太慢了

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aczg01987
LV.10
15
2012-09-18 09:28
@zhangyh
栅极损耗应该是对栅极电容充电荷所用的能量,栅极极板上电荷充满后就只剩下维持能量了,这个过程是从大到小的,也就是说栅极充电的开始电流很大,然后逐渐减小,这部分损耗相对于其他损耗来讲要占比例很少导通损耗是在管子饱和导通时电流在沟道内阻上生成的热,Q=(I^2)RT,I和T是我们必须的,那么只剩下R了,所以通态电阻越小损耗将越小。特别提到的是:尽可能保证栅极极板上的电荷充足才能保证沟道内有足够的载流子,才能保证通态电阻最小开通损耗是在管子由关闭状态转入开通时,D,S两端电压与电流的变化过程中的损耗,D,S电压由HV转入Vds(saturate)时,是一个倾斜下降的过程,电流由0转入最大Imax,是倾斜上升的,在这个交叉过程中的区域就是损耗能量。关断时反之。只分析开通损耗,关断差不多。由于开通时电压倾斜下降,电流倾斜上升,所形成的交叉区是损耗,那么交叉区越小损耗就越小,也就是说电压下降越快,电流上升越快,交叉区越小,然后损耗就越小。既然知道了损耗小的本质了,那么就是找方法让电压下降快和电流上升快。电压和电流变化快的原因是什么呢,就是导通时管子由截止到导通的电阻由无穷大到最小的时间快,那么这个电阻的形成又是来自于门极电荷,只有门极与衬底之间的电容充电荷越快,沟道形成的越快,电阻变化才越快,电压电流变化率才越快。门极电荷充电又是驱动电路提供,所以驱动所拥有的驱动功率越大,才有充电越快。到这里已经找到了影响开通损耗的根源了,但是开通损耗过快又会有什么结果呢?如果开通很快,也就是说电压下降率很高,即du/dt很大,那么对外的响应就是所谓的共模信号;还有一个电流变化率di/dt与电感量的乘积,则表现为一个电压信号,在哪呢?就在电感的两端,这里形成的是一个负压,(关断时形成的是一个正压),也就是说di/dt越大,电压尖峰越高,需要的管子耐压越高。关断损耗请各位自己分析,跟开通时差不多,在示波器上保存这些数据后可以经过积分计算出开关损耗的说道到这里,其实开关损耗就是控制门极充放电的快慢,调整的方法就是门极的电阻。正是由于硬开关有较大的损耗,所以才有了谐振开关,也就是加入电容同电感谐振,当震荡过零时开关,有零电压和零电流两种,各位自己查资料吧,我打拼音太慢了

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2012-09-18 10:12
@zhangyh
栅极损耗应该是对栅极电容充电荷所用的能量,栅极极板上电荷充满后就只剩下维持能量了,这个过程是从大到小的,也就是说栅极充电的开始电流很大,然后逐渐减小,这部分损耗相对于其他损耗来讲要占比例很少导通损耗是在管子饱和导通时电流在沟道内阻上生成的热,Q=(I^2)RT,I和T是我们必须的,那么只剩下R了,所以通态电阻越小损耗将越小。特别提到的是:尽可能保证栅极极板上的电荷充足才能保证沟道内有足够的载流子,才能保证通态电阻最小开通损耗是在管子由关闭状态转入开通时,D,S两端电压与电流的变化过程中的损耗,D,S电压由HV转入Vds(saturate)时,是一个倾斜下降的过程,电流由0转入最大Imax,是倾斜上升的,在这个交叉过程中的区域就是损耗能量。关断时反之。只分析开通损耗,关断差不多。由于开通时电压倾斜下降,电流倾斜上升,所形成的交叉区是损耗,那么交叉区越小损耗就越小,也就是说电压下降越快,电流上升越快,交叉区越小,然后损耗就越小。既然知道了损耗小的本质了,那么就是找方法让电压下降快和电流上升快。电压和电流变化快的原因是什么呢,就是导通时管子由截止到导通的电阻由无穷大到最小的时间快,那么这个电阻的形成又是来自于门极电荷,只有门极与衬底之间的电容充电荷越快,沟道形成的越快,电阻变化才越快,电压电流变化率才越快。门极电荷充电又是驱动电路提供,所以驱动所拥有的驱动功率越大,才有充电越快。到这里已经找到了影响开通损耗的根源了,但是开通损耗过快又会有什么结果呢?如果开通很快,也就是说电压下降率很高,即du/dt很大,那么对外的响应就是所谓的共模信号;还有一个电流变化率di/dt与电感量的乘积,则表现为一个电压信号,在哪呢?就在电感的两端,这里形成的是一个负压,(关断时形成的是一个正压),也就是说di/dt越大,电压尖峰越高,需要的管子耐压越高。关断损耗请各位自己分析,跟开通时差不多,在示波器上保存这些数据后可以经过积分计算出开关损耗的说道到这里,其实开关损耗就是控制门极充放电的快慢,调整的方法就是门极的电阻。正是由于硬开关有较大的损耗,所以才有了谐振开关,也就是加入电容同电感谐振,当震荡过零时开关,有零电压和零电流两种,各位自己查资料吧,我打拼音太慢了
有道理 !
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xiaotudou
LV.2
17
2012-09-18 17:12
@zhangyh
栅极损耗应该是对栅极电容充电荷所用的能量,栅极极板上电荷充满后就只剩下维持能量了,这个过程是从大到小的,也就是说栅极充电的开始电流很大,然后逐渐减小,这部分损耗相对于其他损耗来讲要占比例很少导通损耗是在管子饱和导通时电流在沟道内阻上生成的热,Q=(I^2)RT,I和T是我们必须的,那么只剩下R了,所以通态电阻越小损耗将越小。特别提到的是:尽可能保证栅极极板上的电荷充足才能保证沟道内有足够的载流子,才能保证通态电阻最小开通损耗是在管子由关闭状态转入开通时,D,S两端电压与电流的变化过程中的损耗,D,S电压由HV转入Vds(saturate)时,是一个倾斜下降的过程,电流由0转入最大Imax,是倾斜上升的,在这个交叉过程中的区域就是损耗能量。关断时反之。只分析开通损耗,关断差不多。由于开通时电压倾斜下降,电流倾斜上升,所形成的交叉区是损耗,那么交叉区越小损耗就越小,也就是说电压下降越快,电流上升越快,交叉区越小,然后损耗就越小。既然知道了损耗小的本质了,那么就是找方法让电压下降快和电流上升快。电压和电流变化快的原因是什么呢,就是导通时管子由截止到导通的电阻由无穷大到最小的时间快,那么这个电阻的形成又是来自于门极电荷,只有门极与衬底之间的电容充电荷越快,沟道形成的越快,电阻变化才越快,电压电流变化率才越快。门极电荷充电又是驱动电路提供,所以驱动所拥有的驱动功率越大,才有充电越快。到这里已经找到了影响开通损耗的根源了,但是开通损耗过快又会有什么结果呢?如果开通很快,也就是说电压下降率很高,即du/dt很大,那么对外的响应就是所谓的共模信号;还有一个电流变化率di/dt与电感量的乘积,则表现为一个电压信号,在哪呢?就在电感的两端,这里形成的是一个负压,(关断时形成的是一个正压),也就是说di/dt越大,电压尖峰越高,需要的管子耐压越高。关断损耗请各位自己分析,跟开通时差不多,在示波器上保存这些数据后可以经过积分计算出开关损耗的说道到这里,其实开关损耗就是控制门极充放电的快慢,调整的方法就是门极的电阻。正是由于硬开关有较大的损耗,所以才有了谐振开关,也就是加入电容同电感谐振,当震荡过零时开关,有零电压和零电流两种,各位自己查资料吧,我打拼音太慢了
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2012-09-19 12:33
@aczg01987
说说有在不外加成本的情况下怎么创新去降低损耗

合适的软开关拓扑就是可以不增加成本,又大幅度降低损耗.  开关管不发热. 

比如尤小翠的并联谐振正弦波逆变电路, 主拓扑才几个另件.  还更降低了成本.      在12V条件下,不作任何改动,输出几十瓦很轻松,一百瓦内没问题.        500-1000瓦的,其实也可以,只是要自己动脑子创新了,现成的电路还不支持. 但肯定能有戏.   咱己经过来了,留着以后比赛用.         相信有信心有能力的网友, 可以独立破局.

传统的royer电路,也是会有戏的,低压应用也己经过来了.  咱这几天正在着手高电压应用方案.    要绕开3倍以上反压的瓶颈,理论上已有可行性.    真要解决了,就可以让电子变压器也实现软开关 :  )         场管当然也可以变通了跟进.

这个世界上除了那些看起来好象完美的东东外.     更重要的却是普及型.     比如小巩的节能灯,把握好了,比lC的也不会差太多,却足够便宜和实用.  廉价又好用的电子变压器,也是广受欢迎之物.      白菜价的电动车充电机,至少能用.  还有满天飞的锂充,虽然良莠不齐,却也铺天盖地.         更有那些电鱼器,野火烧不尽,春风吹又生...... 

下里巴人,呼唤软开关.       稳定的软开关逆变,不一定非得要用DSP.    只要用足用好先天条件就可以, 顺其自然和趁势而为才是硬道理.   多快好省才是事物发展的真谛 !   

 

  

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xiaobailong
LV.5
19
2012-09-19 13:49
@xiaotudou
[图片]
学习了!
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silverpuma
LV.6
20
2012-09-19 14:29
@zhangyh
栅极损耗应该是对栅极电容充电荷所用的能量,栅极极板上电荷充满后就只剩下维持能量了,这个过程是从大到小的,也就是说栅极充电的开始电流很大,然后逐渐减小,这部分损耗相对于其他损耗来讲要占比例很少导通损耗是在管子饱和导通时电流在沟道内阻上生成的热,Q=(I^2)RT,I和T是我们必须的,那么只剩下R了,所以通态电阻越小损耗将越小。特别提到的是:尽可能保证栅极极板上的电荷充足才能保证沟道内有足够的载流子,才能保证通态电阻最小开通损耗是在管子由关闭状态转入开通时,D,S两端电压与电流的变化过程中的损耗,D,S电压由HV转入Vds(saturate)时,是一个倾斜下降的过程,电流由0转入最大Imax,是倾斜上升的,在这个交叉过程中的区域就是损耗能量。关断时反之。只分析开通损耗,关断差不多。由于开通时电压倾斜下降,电流倾斜上升,所形成的交叉区是损耗,那么交叉区越小损耗就越小,也就是说电压下降越快,电流上升越快,交叉区越小,然后损耗就越小。既然知道了损耗小的本质了,那么就是找方法让电压下降快和电流上升快。电压和电流变化快的原因是什么呢,就是导通时管子由截止到导通的电阻由无穷大到最小的时间快,那么这个电阻的形成又是来自于门极电荷,只有门极与衬底之间的电容充电荷越快,沟道形成的越快,电阻变化才越快,电压电流变化率才越快。门极电荷充电又是驱动电路提供,所以驱动所拥有的驱动功率越大,才有充电越快。到这里已经找到了影响开通损耗的根源了,但是开通损耗过快又会有什么结果呢?如果开通很快,也就是说电压下降率很高,即du/dt很大,那么对外的响应就是所谓的共模信号;还有一个电流变化率di/dt与电感量的乘积,则表现为一个电压信号,在哪呢?就在电感的两端,这里形成的是一个负压,(关断时形成的是一个正压),也就是说di/dt越大,电压尖峰越高,需要的管子耐压越高。关断损耗请各位自己分析,跟开通时差不多,在示波器上保存这些数据后可以经过积分计算出开关损耗的说道到这里,其实开关损耗就是控制门极充放电的快慢,调整的方法就是门极的电阻。正是由于硬开关有较大的损耗,所以才有了谐振开关,也就是加入电容同电感谐振,当震荡过零时开关,有零电压和零电流两种,各位自己查资料吧,我打拼音太慢了

大侠能否分析一下三极管作为开关管的损耗呢??和什么东西相关?

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120421322
LV.6
21
2012-09-19 14:43
@silverpuma
大侠能否分析一下三极管作为开关管的损耗呢??和什么东西相关?

其实不变应万变,三极管一样是开关损耗与导通损耗,要产生损耗,必然要消耗掉一部分功率,那么P=UI,开关管的损耗也就是必须在开关管上产生压降的同时还要有电流通过,最后这样才能产生损耗。你再想想损耗和什么东西有关。。

这样分析起来不就简单太多了。

各行各业都搞那么多专业术语,把很多问题都整的复杂化了。

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zhangyh
LV.5
22
2012-09-19 15:10
@zhangyh
栅极损耗应该是对栅极电容充电荷所用的能量,栅极极板上电荷充满后就只剩下维持能量了,这个过程是从大到小的,也就是说栅极充电的开始电流很大,然后逐渐减小,这部分损耗相对于其他损耗来讲要占比例很少导通损耗是在管子饱和导通时电流在沟道内阻上生成的热,Q=(I^2)RT,I和T是我们必须的,那么只剩下R了,所以通态电阻越小损耗将越小。特别提到的是:尽可能保证栅极极板上的电荷充足才能保证沟道内有足够的载流子,才能保证通态电阻最小开通损耗是在管子由关闭状态转入开通时,D,S两端电压与电流的变化过程中的损耗,D,S电压由HV转入Vds(saturate)时,是一个倾斜下降的过程,电流由0转入最大Imax,是倾斜上升的,在这个交叉过程中的区域就是损耗能量。关断时反之。只分析开通损耗,关断差不多。由于开通时电压倾斜下降,电流倾斜上升,所形成的交叉区是损耗,那么交叉区越小损耗就越小,也就是说电压下降越快,电流上升越快,交叉区越小,然后损耗就越小。既然知道了损耗小的本质了,那么就是找方法让电压下降快和电流上升快。电压和电流变化快的原因是什么呢,就是导通时管子由截止到导通的电阻由无穷大到最小的时间快,那么这个电阻的形成又是来自于门极电荷,只有门极与衬底之间的电容充电荷越快,沟道形成的越快,电阻变化才越快,电压电流变化率才越快。门极电荷充电又是驱动电路提供,所以驱动所拥有的驱动功率越大,才有充电越快。到这里已经找到了影响开通损耗的根源了,但是开通损耗过快又会有什么结果呢?如果开通很快,也就是说电压下降率很高,即du/dt很大,那么对外的响应就是所谓的共模信号;还有一个电流变化率di/dt与电感量的乘积,则表现为一个电压信号,在哪呢?就在电感的两端,这里形成的是一个负压,(关断时形成的是一个正压),也就是说di/dt越大,电压尖峰越高,需要的管子耐压越高。关断损耗请各位自己分析,跟开通时差不多,在示波器上保存这些数据后可以经过积分计算出开关损耗的说道到这里,其实开关损耗就是控制门极充放电的快慢,调整的方法就是门极的电阻。正是由于硬开关有较大的损耗,所以才有了谐振开关,也就是加入电容同电感谐振,当震荡过零时开关,有零电压和零电流两种,各位自己查资料吧,我打拼音太慢了
 
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aczg01987
LV.10
23
2012-11-15 13:36
一直没时间写这个帖子
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aczg01987
LV.10
24
2012-12-01 15:17
@aczg01987
一直没时间写这个帖子
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aczg01987
LV.10
25
2012-12-01 15:17
@aczg01987
一直没时间写这个帖子

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2012-12-03 19:18
@silverpuma
mark一下先。。。
观看龙虎斗
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aczg01987
LV.10
27
2012-12-04 09:07
@贺赫无名
观看龙虎斗[图片]
看到什么啦呢
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