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人(ren)们对MOS管开(kai)关电源的(de)要求(qiu)越(yue)来(lai)越(yue)高(gao)，要求(qiu)开(kai)关电源的(de)体积越(yue)来(lai)越(yue)小，这也意味着开(kai)关频率(lv)越(yue)来(lai)越(yue)高(gao)。随着开(kai)关频率(lv)的(de)提高(gao)，降低变(bian)换器的(de)开(kai)关损耗也变(bian)得极其重要。

一、 MOS管开关管损耗计算

MOS管是开(kai)关(guan)电源(yuan)中常见(jian)器(qi)件之一，在(zai)评估(gu)开(kai)关(guan)电源(yuan)效率(lv)的(de)(de)(de)(de)时(shi)候(hou)，对于MOS管的(de)(de)(de)(de)选型十分(fen)重(zhong)(zhong)要，如果选择的(de)(de)(de)(de)MOS不(bu)合适，电路该部(bu)分(fen)的(de)(de)(de)(de)发热会非(fei)常严重(zhong)(zhong)，影响效率(lv)。因此(ci)，在(zai)考虑到设计开(kai)关(guan)电源(yuan)的(de)(de)(de)(de)效率(lv)时(shi)，MOS管的(de)(de)(de)(de)损耗是不(bu)容忽(hu)视的(de)(de)(de)(de)一部(bu)分(fen)。下面(mian)将详细计算(suan)MOS管的(de)(de)(de)(de)损耗。

二、MOS管的损耗来源

（1）MOS开(kai)关损耗

MOS在开(kai)关电(dian)(dian)源中用作开(kai)关器件(jian)，顾(gu)名思义，MOS会经常的开(kai)通和(he)关断。MOS管(guan)开(kai)关管(guan)损耗计算(suan)由于电(dian)(dian)压和(he)电(dian)(dian)流都是模(mo)拟量，这(zhei)个世界也是模(mo)拟的世界，电(dian)(dian)压和(he)电(dian)(dian)流都不能突变(bian)，将(jiang)MOS管(guan)比如成一个“水龙头”就很好理(li)解MOS管(guan)的第(di)一部分损耗：开(kai)关损耗

当我们(men)在(zai)打(da)开水(shui)(shui)龙(long)头或(huo)者关闭水(shui)(shui)龙(long)头的(de)时候(hou)，并不是(shi)等到我们(men)完全打(da)开龙(long)头的(de)阀门，水(shui)(shui)才出来(lai)，也不是(shi)等到我们(men)完全关断(duan)水(shui)(shui)龙(long)头，才没(mei)有水(shui)(shui)流出。在(zai)我们(men)操作的(de)过程中，其实都有水(shui)(shui)在(zai)流出或(huo)者是(shi)慢慢停止。对于(yu)MOS也是(shi)这样(yang)，流过MOS管的(de)电(dian)(dian)流就像(xiang)是(shi)水(shui)(shui)流，加在(zai)MOS管VDS间(jian)的(de)电(dian)(dian)压就像(xiang)是(shi)水(shui)(shui)龙(long)头的(de)阀门。

因(yin)此，MOS管开关(guan)损耗产生(sheng)的本质原因(yin)是(shi)由(you)于MOS开通和关(guan)断并不是(shi)瞬间完(wan)成，电压和电流存(cun)在重叠(die)区。开通过程如图所示(shi)：

开通(tong)过(guo)程如上(shang)(shang)图所示(shi)，从电(dian)流Id从0开始(shi)上(shang)(shang)升到VDS减小为(wei)(wei)0为(wei)(wei)止，为(wei)(wei)MOS管(guan)的开通(tong)过(guo)程，如上(shang)(shang)图的1点到2点所示(shi)。

（2）MOS导通损(sun)耗

理(li)想(xiang)的电压源我们(men)不(bu)计(ji)其内阻(zu)，理(li)想(xiang)的运算放(fang)大器我们(men)不(bu)计(ji)流(liu)入运放(fang)的电流(liu)，同样(yang)，理(li)想(xiang)的开(kai)关，我们(men)将其等(deng)(deng)效为电阻(zu)为0的导线。但(dan)是(shi)在实(shi)际使用过程中，MOS开(kai)通后，是(shi)存在一(yi)定(ding)阻(zu)值的，这个(ge)阻(zu)值会随着VGS电压的变(bian)化(hua)(hua)而(er)变(bian)化(hua)(hua)，当(dang)MOS完全开(kai)通时，电阻(zu)才基本等(deng)(deng)效为一(yi)定(ding)固(gu)定(ding)的电阻(zu)。

因(yin)(yin)此(ci)，MOS管(guan)(guan)损(sun)耗(hao)的(de)第二部(bu)分就是导(dao)(dao)通损(sun)耗(hao) ，产(chan)生导(dao)(dao)通损(sun)耗(hao)的(de)本质原因(yin)(yin)是实际使用的(de)MOS管(guan)(guan)不能等(deng)效为电阻为0的(de)器件(jian)，导(dao)(dao)通时的(de)内(nei)阻是会造成(cheng)MOS管(guan)(guan)发(fa)热(re)的(de)原因(yin)(yin)之一。

导通损耗(hao)的计算主要是(shi)导通时的电流(liu)，内阻。

（3）MOS管驱(qu)动损耗

从图1可以看(kan)出，在(zai)(zai)1点之(zhi)前(qian)，也就是电(dian)流从0上(shang)开(kai)(kai)始上(shang)升(sheng)的前(qian)，这(zhei)一(yi)部(bu)分(fen)MOS还没开(kai)(kai)通，既(ji)不存在(zai)(zai)开(kai)(kai)关损(sun)耗(hao)，也不存在(zai)(zai)导通损(sun)耗(hao)，但是由于这(zhei)部(bu)分(fen)时间(jian)，驱(qu)动芯片在(zai)(zai)对MOS的栅极(ji)充电(dian)，这(zhei)也是损(sun)耗(hao)的一(yi)种形式，并归为MOS的损(sun)耗(hao)，即驱(qu)动损(sun)耗(hao)。

因此(ci)，MOS的驱动损耗，和(he)驱动芯片的驱动功率有关，和(he)MOS管(guan)的选型有关（Qg）。

三、MOS管开关管损耗计算实例

（1）基(ji)于BUCK电(dian)源计算

假设(she)现在有一降(jiang)压电源，参数(shu)如下：

输入：Uin=12V

输出：Uout=1.8V

开关(guan)频(pin)率：f=500K

负载(zai)电(dian)流：Io=20A

纹(wen)波系数：r=0.4

选择的(de)MOS管为(wei)凌特的(de)BSC050N03，参数如下

下面计算该(gai)开关电源(yuan)的MOS损耗。

一、MOS管损耗

（1）导通损耗

MOS管导通损耗(hao)的计算公式为(wei)：P=I^2R= Rdson* Iqsw* IqswD= 20x20x61.8/12=0.36W

（2）开关(guan)损耗

开关损耗(hao)的计算公(gong)式(shi)：Psw=1/2* Vin*Iout *Fsx(Qgs2+Qgd)/Ig。

如果只计算开通损耗有：Psw=0.512（20-4）500k * （6n/5）=0.576W

如果只(zhi)计算关(guan)断损耗有：Psw=0.512*（20+4）*500k * （6n/1）=0.432W

Ig由选择(ze)的(de)驱动芯片决定，LTC3883，驱动电压(ya)Vgs=5V

（3）驱动损耗(hao)

Pgate=VgQgfs=513n500k=0.0325W

开(kai)关管的总损耗(hao)：P=0.36+0.576+0.432+0.0325=1.4W