最近分析了Mosfet的寄生參數,其中Eoss是一個非常重要的參數。
1、Eoss參數的重要性
對於硬開關變換電路來說,MOSFET開通之前,Coss需要釋放能量,這部分能量就構成一部分導通損耗。
對於軟開關變換電路來說,MOSFET開通之前,電流可以為零,也可以流過反向二極管續流。實現了軟開關減小了導通損耗。
因此,Eoss在於硬開關電路里面是非常重要的。對於軟開關電路來說,Eoss並不會太影響效率。
2、Eoss參數的來源
2.1 Coss的來源
Coss為MOSFET的寄生電容,Coss = Cgd + Cds,
對於MOSFET來說,當Vds是變化的時候,Coss也是變化的。下圖為英飛凌IPW60R099C7的結電容與Vds電壓的關系。
由此可見,Vds電壓越大,結電容越小。
2.2 Qoss的來源
上節描述了Coss的來源,Coss上的電荷就是Qoss。由於Coss的非線性,導致Qoss為:
以圖形表示為:
2.3 Eoss的推導
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。
Eoss為參數Coss儲存的能量,
但是,由於Coss不是一個常量。因此,不能用Qoss與Vds的函數曲線,對Qoss進行積分。
2.4 Eoss 的獲取方式
2.4.1 數據手冊直接獲取
對於低壓MOSFET,Vds很小,導致Eoss值很小。可能數據手冊里面忽略不計了。
對於中壓MOSFET,Vds也是中壓,一般數據手冊里面給了Eoss與Vds的函數曲線。
下圖為IPW60R099C7的Eoss與Vds的函數關系。
2.4.2 微分法計算:
Vds電壓從0開始,使用小的電壓增幅間隔,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,增加的Qoss可以由下式計算:
Vds電壓,需要從0以很小的步長慢慢增加到最大值。一點一點地擬合出2.4.1的圖形,這個還是交給器件廠商來做吧。
3、參考文獻
[1] 理解功率MOSFET的Coss產生損耗 http://www.51hei.com/bbs/dpj-79967-1.html
[2] 電容器的能量https://wenku.baidu.com/view/3a6b2a3fbf1e650e52ea551810a6f524ccbfcbb9.html