芯耀
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Part 01、前言
上一篇文章我們介紹了MOSFET導(dǎo)通過(guò)程中的開(kāi)關(guān)損耗的計(jì)算方法，接下來(lái)就講一下MOSFET在關(guān)斷過(guò)程中的交叉損耗計(jì)算，主要是要估算關(guān)斷時(shí)的交叉時(shí)間，然后算出功耗。
MOSFET關(guān)斷時(shí)，漏源電壓Vds和電流ID不是瞬間變成0的，會(huì)有個(gè)過(guò)渡過(guò)程。這段時(shí)間里，電壓和電流同時(shí)存在，功率Vds × ID就變成了損耗。交叉損耗直接影響MOSFET的發(fā)熱，尤其在高頻開(kāi)關(guān)電路（比如Buck轉(zhuǎn)換器）中，頻率高了，損耗累積起來(lái)就不小，散熱得跟上。
Part 02、交叉損耗計(jì)算
關(guān)斷交叉損耗的計(jì)算公式：
Vin:輸入電壓
Io:負(fù)載電流
tcrossturnoff:關(guān)斷時(shí)的交叉時(shí)間(也就是電壓電流重疊時(shí)間)
fsw:開(kāi)關(guān)頻率
那么我們需要先計(jì)算出關(guān)斷交叉時(shí)間tcrossturnoff：
T2：米勒平臺(tái)階段，Vds從低電壓上升到高電壓的時(shí)間。
T3：柵極電壓從米勒平臺(tái)下降到閾值電壓VT的時(shí)間。
計(jì)算T2：米勒平臺(tái)時(shí)間
Vin:輸入電壓，假定是15V
Cgd:柵漏電容，假定是0.75pF
Rdrive:驅(qū)動(dòng)電阻，假定是1Ω
VT:閾值電壓，假定是1.05V
Io:負(fù)載電流，假定是22A
g:MOSFET跨導(dǎo)，假定是100S
代入公式：
T2是米勒平臺(tái)階段，柵極電壓被"卡住"，因?yàn)闁怕╇娙?Cgd 在放電，VDs 快速上升到輸入電壓，電流ID開(kāi)始下降。這段時(shí)間是關(guān)斷損耗的主要部分。
計(jì)算T3：柵極放電時(shí)間
Tg:柵極放電時(shí)間常數(shù)：
其中Cg是柵極電容，假定是300pF。
代入公式：
T3是柵極電壓從米勒平臺(tái)下降到閾值電壓的時(shí)間，MOSFET電流ID已經(jīng)降到0，Vds保持高電壓。
總交叉時(shí)間tcrossturnoff：
總關(guān)斷交叉損耗Pcrossturnoff：
代入公式：
0.83W是關(guān)斷時(shí)的交叉損耗，500kHz頻率下，每次關(guān)斷都會(huì)產(chǎn)生微小損耗，累積起來(lái)就是這個(gè)數(shù)。
總交叉損耗Pcross：
Pcrossturnon:導(dǎo)通交叉損耗，0.64 W （上一篇文章的計(jì)算結(jié)果)
Pcrossturnoff:關(guān)斷交叉損耗，0.83 W
總交叉損耗1.47W是MOSFET在開(kāi)關(guān)過(guò)程中（導(dǎo)通+關(guān)斷）的損耗，加上導(dǎo)通損耗（I × I?× RDS(on)），就可以結(jié)合熱阻來(lái)評(píng)估總發(fā)熱對(duì)應(yīng)的溫升了。
Part 03、總結(jié)
MOSFET關(guān)斷時(shí)的交叉損耗主要是T2（米勒平臺(tái)）和T3（柵極放電）兩個(gè)階段，算下來(lái)是0.83W，加上導(dǎo)通損耗，總交叉損耗共1.47W。設(shè)計(jì)時(shí)可以降低驅(qū)動(dòng)電阻、選低Cgd的MOSFET，或者調(diào)低頻率來(lái)優(yōu)化。
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