MOS管栅极电阻的功耗计算详解-KIA MOS管

MOS管栅极电阻功耗计算

驱(qu)(qu)动电(dian)压10V，驱(qu)(qu)动信号为(wei)(wei)PWM波，占空比为(wei)(wei)50%，频率为(wei)(wei)1Mhz，寄生电(dian)感10nH，MOS管(guan)寄生电(dian)容为(wei)(wei)1nF，栅极串联电(dian)阻(zu)为(wei)(wei)20Ω，这个电(dian)阻(zu)消(xiao)耗的(de)功(gong)率是多大？

建立模(mo)型

先将驱动电压波形拆解为各个频率正(zheng)弦波，然后分别计算各个正(zheng)弦波分量在电阻上面的功率，再把它们(men)加(jia)起来就是总功率了。

使用Matlab工具(ju)，这个工具(ju)有个好处，就是可(ke)以构建任意波形。

构建驱动序列之后，使用fft函数分析频(pin)谱，得(de)到各个频(pin)率的(de)幅(fu)度值(zhi)，其实就是对(dui)应频(pin)率的(de)电压(ya)值(zhi)。

如图

电(dian)感和电(dian)容的阻(zu)(zu)抗(kang)在不同的频(pin)率下是不同的，它(ta)是频(pin)率的函(han)数，jwL和1/jwC。因此，上面的模(mo)型，我(wo)们很容易(yi)就能写出来总(zong)的阻(zu)(zu)抗(kang)公式了，之所(suo)以要(yao)得到(dao)阻(zu)(zu)抗(kang)，是因为我(wo)们要(yao)求电(dian)阻(zu)(zu)每个频(pin)率分量的电(dian)流。

阻抗Z=Rs+jwL+1/jwC。

现(xian)在我们有(you)了各个(ge)频率分量(liang)的电(dian)(dian)压值，也(ye)有(you)了阻抗，那么各个(ge)分量(liang)的电(dian)(dian)流值就(jiu)出来(lai)啦。因为是串联的，所以这个(ge)电(dian)(dian)流也(ye)是流过电(dian)(dian)阻的电(dian)(dian)流。

我们再(zai)根据P=I^2*R，就可以(yi)求出各(ge)个频率(lv)分量(liang)的(de)功率(lv)的(de)，再(zai)把它(ta)们加起来，那就是总功率(lv)了。

最终我们(men)求得，电阻的(de)功耗是P=0.10047W

Matlab代码(ma)

上(shang)面的(de)过程(cheng)看起来是(shi)很复(fu)杂的(de)，其实Matlab代(dai)码很简单，也就(jiu)那(nei)么三四(si)十行。真正(zheng)计算的(de)过程(cheng)也就(jiu)不到10行，其它的(de)都是(shi)定义变量，画图，设置坐标轴(zhou)之类的(de)。

对(dui)电(dian)容(rong)用脉(mai)冲(chong)波(bo)充放电(dian)产生的(de)损耗可以使用P_loss=VDD2×C_load×f进(jin)行(xing)快速估算，该损耗发(fa)生在脉(mai)冲(chong)源的(de)内阻(zu)，导线(xian)上的(de)电(dian)阻(zu)和电(dian)容(rong)内阻(zu)上。只要(yao)满(man)足(zu)电(dian)容(rong)上的(de)脉(mai)冲(chong)波(bo)形跟原波(bo)形差不多，都可以用次公(gong)式估算，与占空比无关。

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