在現(xiàn)代科技的環(huán)境下，傳統(tǒng)的電源設(shè)計方案已經(jīng)無法再滿足人們的需要。因此功率更為強大的大功率電源開始成為設(shè)計者們的新寵。但是在應(yīng)用過程中大功率電源也遇到了這樣或那樣的問題，本文就將針對大功率電源MOSFET功率耗散中的開關(guān)損耗問題進行分析。

對于除最大負載外的所有負載，在開、關(guān)過程中，同步整流器的MOSFET的漏源電壓通過捕獲二極管箝制。因此，同步整流器沒有引致開關(guān)損耗，使其功率耗散易于計算。需要考慮只是電阻耗散。

最壞情況下?lián)p耗發(fā)生在同步整流器負載系數(shù)最大時，即在輸入電壓為最大值時。通過使用同步整流器的RDS(ON)HOT和負載系數(shù)以及歐姆定律，就可以計算出功率耗散的近似值：

PDSYNCHRONOUSRECTIFIER=[ILOAD2×RDS(ON)HOT]×[1>-(VOUT/VIN(MAX))]

開關(guān)MOSFET的耗散

開關(guān)MOSFET電阻損耗的計算與同步整流器的計算相仿，采用其(不同的)負載系數(shù)和RDS(ON)HOT：

PDRESISTIVE=[ILOAD2×RDS(ON)HOT]×(VOUT/VIN)

由于它依賴于許多難以定量且通常不在規(guī)格參數(shù)范圍、對開關(guān)產(chǎn)生影響的因素，開關(guān)MOSFET的開關(guān)損耗計算較為困難。在下面的公式中采用粗略的近似值作為評估一個MOSFET的第一步，并在以后在實驗室內(nèi)對其性能進行驗證：

PDSWITCHING=(CRSS×VIN2×fSW×ILOAD)/IGATE

其中CRSS為MOSFET的反向轉(zhuǎn)換電容(一個性能參數(shù))，fSW為開關(guān)頻率，而IGATE為MOSFET的啟動閾值處(柵極充電曲線平直部分的VGS)的MOSFET柵極驅(qū)動的吸收電流和的源極電流。

一旦根據(jù)成本(MOSFET的成本是它所屬于那一代產(chǎn)品的非常重要的功能)將選擇范圍縮小到特定的某一代MOSFET，那一代產(chǎn)品中功率耗散最小的就是具有相等電阻損耗和開關(guān)損耗的型號。若采用更小(更快)的器件，則電阻損耗的增加幅度大于開關(guān)損耗的減小幅度;而采用更大(RDS(ON)低)的器件中，則開關(guān)損耗的增加幅度大于電阻損耗的減小幅度。

如果VIN是變化的，必須同時計算在VIN(MAX)和VIN(MIN)處的開關(guān)MOSFET的功率耗散。MOSFET最壞情況下功率耗散將出現(xiàn)在最小或最大輸入電壓處。耗散為兩個函數(shù)的和：在VIN(MIN)(較高的負載系數(shù))處達到最大的電阻耗散，和在VIN(MAX)(由于VIN2的影響)處達到最大的開關(guān)耗散。最理想的選擇略等于在VIN極值的耗散，它平衡了VIN范圍內(nèi)的電阻耗散和開關(guān)耗散。

如果在VIN(MIN)處的耗散明顯較高，電阻損耗為主。在這種情況下，可以考慮采用較大的開關(guān)MOSFET，或并聯(lián)多個以達到較低的RDS(ON)值。但如果在VIN(MAX)處的耗散明顯較高，則可以考慮減小開關(guān)MOSFET的尺寸(如果采用多個器件，或者可以去掉MOSFET)以使其可以更快地開關(guān)。

如果所述電阻和開關(guān)損耗平衡但還是太高，有幾個處理方式：

改變題目設(shè)定。例如，重新設(shè)定輸入電壓范圍;改變開關(guān)頻率，可以降低開關(guān)損耗，且可能使更大、更低的RDS(ON)值的開關(guān)MOSFET成為可能;增大柵極驅(qū)動電流，降低開關(guān)損耗。MOSFET自身最終限制了柵極驅(qū)動電流的內(nèi)部柵極電阻，實際上局限了這一方案;采用可以更快同時開關(guān)并具有更低RDS(ON)值和更低的柵極電阻的改進的MOSFET技術(shù)。

由于實際操作中的元器件選擇數(shù)量范圍存在限制，當(dāng)超出特定的點時，就無法完全的對MOSFET尺寸進行精確的調(diào)整，因此MOSFET在最壞的情況下必須被耗散?？梢姾纳⑶闆r的好壞關(guān)系到大功率電源的性能，因此需要引起足夠的重視。希望大家在閱讀過本文之后能夠有所收獲。