MOS管开关频率最高多少如何测算及MOS开关管的损耗计算
MOS管 开关损耗MOS管开关频率最高多少如何测算及MOS开关管的损耗计算
MOS管开关电路
MOS管开关频率最高多少如何测算详解，先来看看MOS管开关电路。下为一张典型的N沟道增强型MOS管开关电路原理图：
D1作用：续流二极管
R1作用：1、限流电阻，减小瞬间电流值：MOS管属于压控型器件，两两引脚之间存在寄生电容（Cgs、Cgd、Cds）:
规格书中一般会标注Ciss、Coss、Crss：
Ciss = Cgs + Cgd
Coss = Cds + Cgd
Crss = Cgd
如图Ciss=587pF，假设VGs=24V，dt=Tr（上升时间）=20ns，则MOS管在开关时的瞬间电流I = Ciss * dVgs / dt = 0.7A。当在栅极串接一个电阻（几Ω~上千Ω）时，会与Ciss形成RC充放电回路，从而减小瞬间电流值。
2、调节MOS管的通断速度，有利于控制EMI：同时，加上R1后，MOS管通断切换时间会变慢，有利于控制EMI；但是如果串接的电阻太大，会导致栅极达到导通电压的时间变长，也就是说MOS管处在半导通状态的时间太长，此时MOS管内阻较大，Rds->Rdson的时间比较长，Rds会消耗大量的功率，可能导致MOS管因发热而损坏。
3、抑制栅极振荡：
MOS管接入电路后，引入引线寄生电感，会与寄生电容形成LC振荡电路，对于方波这种开关波形信号来说包含很多频率成分：那么就可能在某个谐振频率相同或者相近时形成串联谐振电路，串接一个电阻后会减小振荡电路的Q值，从而使振荡快速衰减。
R2作用：
1、G极对地电阻（一般5KΩ~数十KΩ），通过下拉为MOS管提供一个固定偏置，避免当IC驱动口处于高阻态的情况下G极受到干扰信号使MOS管意外导通。
2、泄放电阻，通过这个电阻泄放掉G-S之间的少量静电（G-S之间的电阻很大很大，少量的静电就能通过G-S之间的等效电容产生很高的电压，此时由于RGS很大，感应电荷难以释放，以致于高压将MOS管很薄的绝缘层击穿，损坏MOS管）从而保护MOS管，如果没有这个电阻，MOS管容易受到外界干扰意外导通烧坏，此外在MOS管工作不断开通关断的时候对寄生电容进行适当的放电以保护MOS管。
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MOS管开关频率如何测算
MOS管在导通和截止的时候，一定不是在瞬间完成的。MOS管两端的电压有一个下降的过程，流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，MOS管的损失是电压和电流的乘积，叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越快，损失也越大。
以IRF840的参数计算，假定门极电压10V，那么电容量为63nC/10V=6.3nF。与10千欧放电电阻时间常数为63us。但是，不是经过一个时间常数之后MOS管就关断了，而是门极电压下降到Vg(th)以下MOS管才会关断。这段时间与MOS管型号有关，与门极充电达到的电压有关(实际上门极电容并不是线性电容)，不太准确的估计，可以把门极电容放电时间估计为63us的2倍，即0.12ms。MOS管门极充电电阻较小(首帖图中为3千欧)，估计充电时间为0.06ms。那么充电放电时间一共是0.18ms。该MOS管在此电路中最大开关工作频率为5.5kHz。
MOS开关管的损耗计算
1、开通损耗
MOS管在开通过程中，电流，电压和功耗的波形近似如下
Rds（on）为Mos管的导通电阻，会随着MOS管结温的变化而变化，一般MOS的Datasheet中都会给出一个温度变化曲线，可以参考改曲线取值。
Idrms为导通过程中的电流有效值、Ton为一个周期内的导通时间、F为开关频率
3、关断损耗
MOS管在关断过程中，电流，电压和功耗的波形近似如下：
Idss为Mos管截止时在实际结温情况下的漏电流，可以参考器件手册取一个合适的值。Vds为截止时Mos管DS之间的电压、Toff为一个周期内的截止时间、f为开关频率。
