MOS管的开关损耗计算

MOS 管的开关损耗对MOS 管的选型和热评估有着重要的作用，尤其是在高频电路中，比如开关电源，逆变电路等。

首先，我们来看下理想的MOSFET 开关波形，如图Figure 1, 以及对应的开关损耗常见的评估方法．

Figure 1. V & I waveforms when switching an Inductive Load

交越时间tcross， Vds 与 Id 组成的阴影面积为导通时的能量损耗：

假设MOSFET 开通和关断的交越时间均为tcross，那么我们可以得出一个完整开关周期的开关损耗如下：

我们把栅极驱动信号同步到图Figure 1中， 如Figure 2 所示，此时对应的交越时间为 t1 + t2。

Figure ２. Ideal waveforms at MOSFET turn on

如果考虑源极的寄生电感，驱动电路如Figure 3 所示．

Figure 3. MOSFET with **parasitic Inductance

对t1 区间进行分析：

栅极电压以及寄生电感电压为：

由于t1 时间很短，所以我们可以近似用上管刚导通时的谷底电流Io- ΔI/2 来替代dIDS。

栅极驱动电流：

t1 的时间计算：

MOS 在 t1 区间对应的功率损耗：

对t２ 区间进行分析：

寄生电感电压为：

由于t2 时间很短，电感电流可以近似为不变，变化的是下管关断时下管输出电容充电电流ICoss(LS)

栅极驱动电流：

t2 的时间计算：

MOS 在 t2 区间对应的功率损耗:

那么开通时MOS的开启损耗为：

类似的分析方法，根据MOS 管的关断波形 Figure 4，我们可以推导出对应的损耗：

Figure ４. Ideal waveforms at MOSFET turn off

那么开通时MOS的关断时损耗为：

那么MOS 在一个完整开关周期的开关损耗为：

如果开通和关断时的交越时间相同，那么开关损耗就可以简化为如下：