mos管功耗-mos管功耗计算方法及MOS驱动基础

MOS管功耗(hao)(hao)，要确定一个MOSFET场效(xiao)应(ying)管是否适于(yu)某一特定应(ying)用(yong)，需要对其功率耗(hao)(hao)散进行计算。耗(hao)(hao)散主要包括阻抗耗(hao)(hao)散和开关(guan)耗(hao)(hao)散：PDDEVICETOTAL=PDRESISTIVE+PDSWITCHING

mos管功耗-低功耗趋势

封(feng)(feng)装(zhuang)(zhuang)的(de)(de)小(xiao)型化(hua)使封(feng)(feng)装(zhuang)(zhuang)的(de)(de)热阻(zu)降低，功(gong)率耗散才能进(jin)步，相(xiang)同电压(ya)电流(liu)规格(ge)或(huo)者功(gong)率规格(ge)的(de)(de)产(chan)品(pin)，个头小(xiao)的(de)(de)，功(gong)率耗散才能更(geng)高，这似乎(hu)与我(wo)们(men)的(de)(de)生活常(chang)识有些相(xiang)悖，但是事实(shi)确实(shi)如此。

VMOS的(de)(de)(de)(de)通(tong)态功耗，业界习气于用(yong)饱和(he)导通(tong)电(dian)阻RDS(ON)来权衡(heng)，这是不太客(ke)观(guan)的(de)(de)(de)(de)，由(you)于电(dian)流规(gui)格(ge)在很(hen)大(da)水平上(shang)影响(xiang)着RDS(ON)的(de)(de)(de)(de)数值，其内(nei)在缘由(you)是VMOS管(guan)的(de)(de)(de)(de)管(guan)芯是由(you)大(da)量管(guan)芯单元(Cell)构成的(de)(de)(de)(de)，很(hen)显然，其他条件相同的(de)(de)(de)(de)情况(kuang)下，电(dian)流规(gui)格(ge)越小(xiao)，RDS（ON)越大(da)。

一(yi)个相对客(ke)观的(de)(de)办法是(shi)将管(guan)(guan)芯(xin)(xin)(xin)(xin)面(mian)积的(de)(de)要素思(si)索进来，将管(guan)(guan)芯(xin)(xin)(xin)(xin)面(mian)积A与RDS(ON)相乘，得到一(yi)个名为“本征电(dian)(dian)阻(zu)(zu)”的(de)(de)参数以(yi)减少电(dian)(dian)流规格的(de)(de)影(ying)响(图1．46)。本征电(dian)(dian)阻(zu)(zu)小(xiao)，就意(yi)味(wei)着(zhe)要么电(dian)(dian)流规格很(hen)高，要么适(shi)用的(de)(de)开(kai)关频率(lv)(lv)很(hen)高。另一(yi)方面(mian)，管(guan)(guan)芯(xin)(xin)(xin)(xin)制程（芯(xin)(xin)(xin)(xin)片的(de)(de)设计与制造(zao)规程）的(de)(de)开(kai)展使(shi)管(guan)(guan)芯(xin)(xin)(xin)(xin)单(dan)元的(de)(de)密度逐步提高，也有利于(yu)管(guan)(guan)芯(xin)(xin)(xin)(xin)的(de)(de)小(xiao)型化。在功(gong)率(lv)(lv)半导体方面(mian)，耗散(san)功(gong)率(lv)(lv)会限制管(guan)(guan)芯(xin)(xin)(xin)(xin)制程的(de)(de)进一(yi)步减小(xiao)，这方面(mian)还是(shi)滞后于(yu)小(xiao)功(gong)率(lv)(lv)IC的(de)(de)。

mos管功耗

除了通(tong)态功(gong)耗(hao)，开(kai)(kai)(kai)关(guan)(guan)功(gong)耗(hao)（开(kai)(kai)(kai)通(tong)与关(guan)(guan)断期间的功(gong)耗(hao)）也(ye)是影(ying)响大功(gong)率VMOS的主要(yao)(yao)要(yao)(yao)素(su)之一(yi)，特别是高频应用，请求尤为迫切。而管芯单元(yuan)密度(du)的不时进(jin)步(bu)，会增加(jia)极间电(dian)容、散布电(dian)容以及栅(zha)电(dian)荷，这(zhei)些(xie)要(yao)(yao)素(su)既影(ying)响开(kai)(kai)(kai)关(guan)(guan)功(gong)耗(hao)，义影(ying)响开(kai)(kai)(kai)关(guan)(guan)速度(du)，虽(sui)然(ran)如此(ci)，这(zhei)依然(ran)是当前技术开(kai)(kai)(kai)展的主要(yao)(yao)方面。

在普通状况下，我们很(hen)难从公(gong)开(kai)的(de)技术材料中查阅到管芯的(de)详细大小，一(yi)个(ge)粗略(lve)的(de)替(ti)代办(ban)法是(shi)，能够用产品技术手册中给出RDS(ON)和丈量这一(yi)数(shu)值(zhi)所(suo)采，用的(de)漏极电流相(xiang)乘，我们权且称这个(ge)数(shu)值(zhi)为“欧安值(zhi)”。用欧安值(zhi)也能得到相(xiang)似的(de)结果，如图1. 47所(suo)示。

mos管功耗

这(zhei)个(ge)图(tu)形(xing)与(yu)图(tu)1. 46最大的(de)不同(tong)是(shi)，可以(yi)反映出开(kai)关速度存其中的(de)限制(zhi)因素，早期的(de)高速产品，如2SK2313，同(tong)样有比拟低(di)的(de)欧安(an)值，但是(shi)它的(de)封装(zhuang)比拟大，而且电流规格偏(pian)低(di)。

mos管功耗-MOS管驱动基础和时间功耗计算

mos管(guan)功耗(hao)的驱动基(ji)础和时间功耗(hao)计算详解，我们先来(lai)看(kan)看(kan)MOS关模型：

mos管功耗

Cgs：由(you)源极和(he)沟(gou)道区(qu)域重叠的电极形成的，其电容值是由(you)实际(ji)区(qu)域的大(da)小和(he)在不同(tong)工作条件(jian)下保持恒定。

Cgd：是两个不同作用的(de)结果。第(di)一JFET区域(yu)和门电极的(de)重叠，第(di)二(er)是耗尽(jin)区电容(rong)（非线性）。等效的(de)Cgd电容(rong)是一个Vds电压(ya)的(de)函(han)数(shu)。

Cds：也(ye)(ye)是非(fei)线(xian)性(xing)的(de)电(dian)容，它是体(ti)二(er)极(ji)管的(de)结(jie)电(dian)容，也(ye)(ye)是和电(dian)压相关的(de)。这些电(dian)容都是由Spec上(shang)面的(de)Crss，Ciss和Coss决定(ding)的(de)。

由(you)于Cgd同时在(zai)输入和(he)输出，因此等效(xiao)值由(you)于 Vds电压要比原来大很多，这个称为米勒效(xiao)应。

由于(yu)SPEC上(shang)面(mian)的值(zhi)(zhi)按照特定的条件下测试得到的，我们在(zai)实际应用(yong)的时候(hou)需(xu)要(yao)修改Cgd的值(zhi)(zhi)。

mos管功耗

开启和(he)关断的(de)过程分析：

mos管功耗

mos管功耗计算

MOSFET驱动器的功耗包含(han)三部分(fen)：

1. 由于MOSFET栅极电容(rong)充电和放电产生的功耗(hao)。

与MOSFET栅(zha)极(ji)电(dian)容充电(dian)和放(fang)电(dian)有关(guan)。这部分功耗通常是(shi)最(zui)高的，特(te)别在很(hen)低的开(kai)关(guan)频率时。

2. 由于MOSFET 驱动器吸收静态电(dian)流而产生(sheng)的功耗。

高电平时(shi)和低(di)电平时(shi)的静态功耗。

3. MOSFET 驱动(dong)器交越导(dao)通(tong)（穿通(tong)）电流产生的功耗。

由于(yu)MOSFET 驱(qu)动(dong)器交越(yue)导(dao)(dao)通而(er)产(chan)生的(de)(de)功耗(hao)，通常这也(ye)被(bei)称为穿(chuan)通。这是由于(yu)输出(chu)驱(qu)动(dong)级的(de)(de)P沟道和(he)N 沟道场效(xiao)应管（FET）在其导(dao)(dao)通和(he)截止状态(tai)之间切换(huan)时(shi)同(tong)时(shi)导(dao)(dao)通而(er)引起的(de)(de)。

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