最近分析了Mosfet的寄生参数,其中Eoss是一个非常重要的参数。
1、Eoss参数的重要性
对于硬开关变换电路来说,MOSFET开通之前,Coss需要释放能量,这部分能量就构成一部分导通损耗。
对于软开关变换电路来说,MOSFET开通之前,电流可以为零,也可以流过反向二极管续流。实现了软开关减小了导通损耗。
因此,Eoss在于硬开关电路里面是非常重要的。对于软开关电路来说,Eoss并不会太影响效率。
2、Eoss参数的来源
2.1 Coss的来源
Coss为MOSFET的寄生电容,Coss = Cgd + Cds,
对于MOSFET来说,当Vds是变化的时候,Coss也是变化的。下图为英飞凌IPW60R099C7的结电容与Vds电压的关系。
由此可见,Vds电压越大,结电容越小。
2.2 Qoss的来源
上节描述了Coss的来源,Coss上的电荷就是Qoss。由于Coss的非线性,导致Qoss为:
以图形表示为:
2.3 Eoss的推导
Coss放电产生的损耗和容值、频率成正比,和电压的平方成正比。
在功率MOSFET的数据表中,Coss对应产生的功耗就是Eoss。
Eoss为参数Coss储存的能量,
但是,由于Coss不是一个常量。因此,不能用Qoss与Vds的函数曲线,对Qoss进行积分。
2.4 Eoss 的获取方式
2.4.1 数据手册直接获取
对于低压MOSFET,Vds很小,导致Eoss值很小。可能数据手册里面忽略不计了。
对于中压MOSFET,Vds也是中压,一般数据手册里面给了Eoss与Vds的函数曲线。
下图为IPW60R099C7的Eoss与Vds的函数关系。
2.4.2 微分法计算:
Vds电压从0开始,使用小的电压增幅间隔,在不同的电压下可以得到相应的电容值。当电压从Vds(n)增加到Vds(n+1)时,增加的Qoss可以由下式计算:
Vds电压,需要从0以很小的步长慢慢增加到最大值。一点一点地拟合出2.4.1的图形,这个还是交给器件厂商来做吧。
3、参考文献
[1] 理解功率MOSFET的Coss产生损耗 http://www.51hei.com/bbs/dpj-79967-1.html
[2] 电容器的能量https://wenku.baidu.com/view/3a6b2a3fbf1e650e52ea551810a6f524ccbfcbb9.html