有段時候沒來論壇了，疫情反反復復的，公司開開停停，上班也跟著沒規律起來了。產品也做的斷斷續續，剛好有個MOS溫升的案子可以拿出來討論討論的。電子產品的使用需要用到電源，BUCK電源是常用的電路，這個就需要對MOS的功耗分析，無論是在電源芯片內部的MOS還是外置MOS。這個MOS的溫升都可能是BUCK電路中最高溫升器件之一。這個產品使用一款TI的電源芯片,輸入50V，輸出24V/5A的設計；由于進度，選擇的MOS管沒有仔細估算，使用的一個國產的MOS-NCEP026N10LL.打回的電路板溫升很高。由于下管MOS是ZVS開啟，開關損耗小。整個電路溫升最高的元器件是上管MOS，達到快MOS有200度；

當然電路板的layout設計也有問題，沒有使用散熱片設計，在下次改板的時候，需要選擇一款合適的MOS管同時增加散熱片。在此也就MOS損耗的老生常談的問題，談一下自己這個項目設計中的一些感受；

先提供一下選型的MOS管的基本參數：

在這個帖子中，從三個資料來源來估算MOS的開關和導通損耗，進而算出MOS的溫升，關于柵極電荷的損耗，占比較少，不做估算分析；

資料1-規格書：在這一版的電路設計，也是粗略估算了MOS的損耗，按照芯片的規格書給出的經驗公式計算。根據規格書中的公式，知道MOS的柵極電荷和導通阻抗，就可以估算出損耗，

顯然按照規格書的經驗方法得到的最終溫度才144攝氏度，是低于MOS管的極限溫度150度，而且理想的認為規格書中的公式是留了buffer的，實際電路板的溫度估計更低，但是現實的殘酷的，實際電路板不僅沒有更低，反而更高了，達到了180度以上。雖然這個情況下，電路板還在工作，應該時間長了，電路板就會由于溫度過高而熱保護的；所以規格書中的經驗公式應該是不能借用的，公式太簡化了，和實際電路的應用情況相聚甚遠的；

資料2-應用手冊：現在發現了規格書中的經驗公式不能借用，就需要更準確的公式來估算MOS管的損耗，為下一次改版做依據的。經過和TI的FAE溝通，他們推薦了<<An Accurate Approach for Calculating the Efficiency??of a Synchronous Buck Converter Using the MOSFET Plateau Voltage>>這個應用手冊，讓我估算MOS管的損耗。這個手冊中計算MOS的開關損耗，不依據MOS的Datasheet中的上升時間tr和下降時間tf，而是根據實際電路中的參數計算tr和tf，這樣的計算方式會更加準確；

因此根據這個手冊中的公式，將MOS的參數帶入進行計算，在這個公式中，由于要使用Qgs2這個參數，國內的MOS管供應商資源不夠給力，他們表示只能提供Qgs，其他參數愛莫能助，甚至連spice模型參數也么有的。看來國產替代任重而道遠的。因此在下面的Mathcad計算中，關于Qgs2的數值是一個估算，肯定是小于Qgs的，因此選擇了一個中間值計算的。最后得到的溫度是184度，貌似和實測的是一樣的。

資料3-經驗分析：但是和一些資深電子工程師討論，他們提出，這個應用手冊給出的公式也是過于理想的，實際在MOS開啟過程的大信號過程，Vds電壓是變化的，因此Ciss，Crss的電容容值是變化的，因此Qgd和Qgs是動態變化的，而不能應用MOS管規格書中的定值用于計算。既然分析到這里了，那么就再做進一步分析了。從MOS管規格書確實可以得到Ciss，Crss和Coss跟Vds的關系曲線，利用相關近似的曲線分析工具，可以得到Ciss，

Crss和Coss跟Vds的函數關系。

?

有了這個函數關系，就可以再做進一步分析，計算在Vds動態變化過程中產生的損耗，下圖是利用Mathcad算到的損耗，和<<An Accurate Approach for Calculating the Efficiency??of a Synchronous Buck Converter Using the MOSFET Plateau Voltage>>應用手冊中，上升時間tr產生的損耗機理是一樣的，下圖計算的Ptr=1.557W，應用手冊中計算的Ptr=1.345W，兩者還是比較接近的。

接下來繼續計算了下降時間的損耗和導通損耗，最終得到的損耗是1.83W，也是很接近的。這種方法是通過積分的角度出發，計算整個開關周期Qgd和Qgs的變化，從而推出開關過程的損耗，相比資料1和資料2的公式，顯得復雜一些，得到的結果和資料2中很接近。可以下一個粗略的結論，資料2的公式是可以在做設計中借用，具有參考意義。畢竟TI的應用手冊，也是經過他們內部專家的討論才釋放的。資料3的方法，顯得繁瑣，但是從電路的實際工作過程出發，比較符合實際工況。但是計算復雜，需要借用一些數學計算工具，比如Mathcad之類的。如果在產品設計中，需要快速估算分析，就使用資料2的公式。

有了以上的分析，馬上選用一個低Qgs的MOS管，快速rework驗證，溫度稍微下降了一點，接近10度。由于很難找到P2P的MOS，所以rework的驗證效果不好。

但通過資料2的計算公式指導，按照Ggs&Ggd＜40nC,Rg＜1Ω，Vth＜2V的參數選擇MOS管，可以把MOS管的功耗控制在2W以內，相應的溫升可以控制在130度以內。寫這個帖子的時候，改版的電路板已經發出，期待改進的措施-改MOS，加散熱片，可以得到更低的功耗和溫升；寫這個帖子給大家做一個參考，做大功率的電源時候，選擇MOS最好提前做一個估算，這樣做出來的產品不至于反復。當然做估算需要一個好的資料參考，這就需要多收集相關的應用手冊，多比較，選擇一個最適合自己產品的資料做依據；
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作者：kk的回憶
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總結

以上是生活随笔為你收集整理的[技术讨论] 交流MOSFET的损耗估算方法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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