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【草根大侠】贴 关于MOS管导通内阻和米勒电容（Qgd）差异对效率的影响

最近做了一款正激有源钳位电源，DC48输入，DC28V输出，功率200W，频率100K。下边分别说说MOS管的差异

1.主MOS管用的IRF640，钳位管也用的IRF640 ,输出整流管用的MBR20200；实测效率满载87.5%。IRF640的主要参数


 

2.正好参加了元器件网的特约评论员活动，给了几片英飞凌的IPA075N15N3 G,在此先谢谢元器件网及源源。拿到手了就想换上去看看有啥区别，就把主MOS管换了个075N15，结果还真不一样，满载效率直接上升3个百分点，到了90.5%。再把IPA075N15N3 G的主要参数放上来

  


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老梁头
LV.10
2
2012-08-30 09:39

先从原理上分析下

1.第一种情况，IRF640的总输入功率Pin640=200/0.875=228.5W，输入电流Iin640=228.5/48=4.76A，导通损耗Pd640=4.76*4.76*0.18（IRF640的导通内阻）*ton

2.第二种情况，075N15的总输入功率PinN15=200/0.905=221W，输入电流IinN15=221/48=4.6A，导通损耗PdN15=4.6*4.6*0.0075*ton

3.两个导通损耗相差Pd=Pd640 -PdN15 两个的总功率相差P=228.5-221=7.5W

两个的开关损耗相差Pk=P-Pd 

以上所算的都是大概值，因开关损耗的算法比较繁琐，这就不算了，好多电源资料上都有。米勒电容主要影响开关速度，他里边所存的电量会和变压器漏感，还有MOS的一些寄生参数，PCB的一些寄生参数等产生谐振，影响效率。所以应选择米勒电容比较小的MOS，从测试的波形可以形象的表达出来！

 

这个是640的

 

这个是IPA075N15N3 G的

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老梁头
LV.10
3
2012-08-30 09:39
@老梁头
先从原理上分析下1.第一种情况，IRF640的总输入功率Pin640=200/0.875=228.5W，输入电流Iin640=228.5/48=4.76A，导通损耗Pd640=4.76*4.76*0.18（IRF640的导通内阻）*ton2.第二种情况，075N15的总输入功率PinN15=200/0.905=221W，输入电流IinN15=221/48=4.6A，导通损耗PdN15=4.6*4.6*0.0075*ton3.两个导通损耗相差Pd=Pd640 -PdN15 两个的总功率相差P=228.5-221=7.5W两个的开关损耗相差Pk=P-Pd 以上所算的都是大概值，因开关损耗的算法比较繁琐，这就不算了，好多电源资料上都有。米勒电容主要影响开关速度，他里边所存的电量会和变压器漏感，还有MOS的一些寄生参数，PCB的一些寄生参数等产生谐振，影响效率。所以应选择米勒电容比较小的MOS，从测试的波形可以形象的表达出来！[图片] 这个是640的[图片] 这个是IPA075N15N3G的

实际用的时候，我用的是国产640，他的资料里边关于640的特性特别少，所以就用了IR的资料。变压器是我自己绕的，绕的不好，用的骨架太大，公司没小的了，骨架一半都没用完，所以漏感大了。

物有所长，必有所短。075N15效率高但价格很高，效率高，可靠性好，散热好做；而640的效率低点，但价格很低（尤其国产640更低）。在选取时大家可根据自己的情况选取，尽量的满足客户要求。

感觉不错记得顶下哦顶贴是发帖的动力哦

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dulai1985
LV.10
4
2012-08-30 10:04
@老梁头
实际用的时候，我用的是国产640，他的资料里边关于640的特性特别少，所以就用了IR的资料。变压器是我自己绕的，绕的不好，用的骨架太大，公司没小的了，骨架一半都没用完，所以漏感大了。物有所长，必有所短。075N15效率高但价格很高，效率高，可靠性好，散热好做；而640的效率低点，但价格很低（尤其国产640更低）。在选取时大家可根据自己的情况选取，尽量的满足客户要求。感觉不错记得顶下哦[图片]顶贴是[图片]发帖的动力哦

向你学习！

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zhc7302
LV.9
5
2012-08-30 10:04
@老梁头
实际用的时候，我用的是国产640，他的资料里边关于640的特性特别少，所以就用了IR的资料。变压器是我自己绕的，绕的不好，用的骨架太大，公司没小的了，骨架一半都没用完，所以漏感大了。物有所长，必有所短。075N15效率高但价格很高，效率高，可靠性好，散热好做；而640的效率低点，但价格很低（尤其国产640更低）。在选取时大家可根据自己的情况选取，尽量的满足客户要求。感觉不错记得顶下哦[图片]顶贴是[图片]发帖的动力哦
学习了
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10227
LV.7
6
2012-08-30 10:11
@老梁头
先从原理上分析下1.第一种情况，IRF640的总输入功率Pin640=200/0.875=228.5W，输入电流Iin640=228.5/48=4.76A，导通损耗Pd640=4.76*4.76*0.18（IRF640的导通内阻）*ton2.第二种情况，075N15的总输入功率PinN15=200/0.905=221W，输入电流IinN15=221/48=4.6A，导通损耗PdN15=4.6*4.6*0.0075*ton3.两个导通损耗相差Pd=Pd640 -PdN15 两个的总功率相差P=228.5-221=7.5W两个的开关损耗相差Pk=P-Pd 以上所算的都是大概值，因开关损耗的算法比较繁琐，这就不算了，好多电源资料上都有。米勒电容主要影响开关速度，他里边所存的电量会和变压器漏感，还有MOS的一些寄生参数，PCB的一些寄生参数等产生谐振，影响效率。所以应选择米勒电容比较小的MOS，从测试的波形可以形象的表达出来！[图片] 这个是640的[图片] 这个是IPA075N15N3G的

正激有源钳位电源的确要慎选MOS管的RDS(ON),

米勒效应会看Ciss.

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老梁头
LV.10
7
2012-08-30 11:14
@10227
正激有源钳位电源的确要慎选MOS管的RDS(ON),米勒效应会看Ciss.
是看Qgd的，CISS是输入电容
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10227
LV.7
8
2012-08-30 11:35
@老梁头
是看Qgd的，CISS是输入电容

因MOS导通时是从输入电容充电,

Ciss为Cgs与Cgd之和,

Cgs与Cgd一样有米勒效应关系,所以就一并考虑.

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老梁头
LV.10
9
2012-08-30 11:42
@10227
因MOS导通时是从输入电容充电,Ciss为Cgs与Cgd之和,Cgs与Cgd一样有米勒效应关系,所以就一并考虑.
学习了，我一般只看Cgd的，这个对关断的影响比较大。
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10227
LV.7
10
2012-08-30 11:58
@老梁头
学习了，我一般只看Cgd的，这个对关断的影响比较大。

的确, MOS完全导通时,Vgs必增加,Cgd也会增加,

Ciss也会增加,所以你的说法也是正确的.

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zvszcs
LV.12
11
2012-08-30 14:38
@10227
的确,MOS完全导通时,Vgs必增加,Cgd也会增加,Ciss也会增加,所以你的说法也是正确的.[图片]
跟着老梁走
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jiame2006
LV.7
12
2012-08-30 14:40
@老梁头
先从原理上分析下1.第一种情况，IRF640的总输入功率Pin640=200/0.875=228.5W，输入电流Iin640=228.5/48=4.76A，导通损耗Pd640=4.76*4.76*0.18（IRF640的导通内阻）*ton2.第二种情况，075N15的总输入功率PinN15=200/0.905=221W，输入电流IinN15=221/48=4.6A，导通损耗PdN15=4.6*4.6*0.0075*ton3.两个导通损耗相差Pd=Pd640 -PdN15 两个的总功率相差P=228.5-221=7.5W两个的开关损耗相差Pk=P-Pd 以上所算的都是大概值，因开关损耗的算法比较繁琐，这就不算了，好多电源资料上都有。米勒电容主要影响开关速度，他里边所存的电量会和变压器漏感，还有MOS的一些寄生参数，PCB的一些寄生参数等产生谐振，影响效率。所以应选择米勒电容比较小的MOS，从测试的波形可以形象的表达出来！[图片] 这个是640的[图片] 这个是IPA075N15N3G的
学习下
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zhc7302
LV.9
13
2012-08-30 14:41
@zvszcs
跟着老梁走
知识不用愁
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aczg01987
LV.10
14
2012-08-30 14:42
@zvszcs
跟着老梁走
学习
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电源网-源源
LV.10
15
2012-08-31 15:48
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javike
16
2012-08-31 15:49
@老梁头
先从原理上分析下1.第一种情况，IRF640的总输入功率Pin640=200/0.875=228.5W，输入电流Iin640=228.5/48=4.76A，导通损耗Pd640=4.76*4.76*0.18（IRF640的导通内阻）*ton2.第二种情况，075N15的总输入功率PinN15=200/0.905=221W，输入电流IinN15=221/48=4.6A，导通损耗PdN15=4.6*4.6*0.0075*ton3.两个导通损耗相差Pd=Pd640 -PdN15 两个的总功率相差P=228.5-221=7.5W两个的开关损耗相差Pk=P-Pd 以上所算的都是大概值，因开关损耗的算法比较繁琐，这就不算了，好多电源资料上都有。米勒电容主要影响开关速度，他里边所存的电量会和变压器漏感，还有MOS的一些寄生参数，PCB的一些寄生参数等产生谐振，影响效率。所以应选择米勒电容比较小的MOS，从测试的波形可以形象的表达出来！[图片] 这个是640的[图片] 这个是IPA075N15N3G的
给力！顶起。。。
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zvszcs
LV.12
17
2012-08-31 15:49
@电源网-源源
[图片]
沉船了？
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aczg01987
LV.10
18
2012-08-31 23:28
@老梁头
实际用的时候，我用的是国产640，他的资料里边关于640的特性特别少，所以就用了IR的资料。变压器是我自己绕的，绕的不好，用的骨架太大，公司没小的了，骨架一半都没用完，所以漏感大了。物有所长，必有所短。075N15效率高但价格很高，效率高，可靠性好，散热好做；而640的效率低点，但价格很低（尤其国产640更低）。在选取时大家可根据自己的情况选取，尽量的满足客户要求。感觉不错记得顶下哦[图片]顶贴是[图片]发帖的动力哦

老梁，MOS管的分析最好来个从里到外的扫个盲

帖子不要沉啦

顶起

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老梁头
LV.10
19
2012-09-01 11:17
@zvszcs
沉船了？
上边对选型没有具体的描述，回头补过来！
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恒流王
LV.5
20
2012-09-01 20:52
@老梁头
上边对选型没有具体的描述，回头补过来！[图片]
老梁头收了多少广告费啊!
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老梁头
LV.10
21
2012-09-01 21:49
@恒流王
老梁头收了多少广告费啊!
没有广告费哦，是自愿写的哦
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中共中央
LV.7
22
2012-09-02 09:59
@老梁头
没有广告费哦，是自愿写的哦[图片]
国内的MOS管Rds(on) 与国外的写得都一样，但实际肯定会有差别的，老梁请教一下MOS管Rds(on) 不用专门的仪器测量，有没有简单的办法？
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老梁头
LV.10
23
2012-09-03 08:17
@中共中央
国内的MOS管Rds(on)与国外的写得都一样，但实际肯定会有差别的，老梁请教一下MOS管Rds(on)不用专门的仪器测量，有没有简单的办法？
这个从原理上我感觉最简单的就是加电测量了吧，给VGS加个10V电压，给DS之间加个恒流源测试DS之间的压差！   我倒是没有实际测量过，大家可以讨论下！
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on_the_way_li
LV.9
24
2012-09-03 08:48
@老梁头
这个从原理上我感觉最简单的就是加电测量了吧，给VGS加个10V电压，给DS之间加个恒流源测试DS之间的压差！ 我倒是没有实际测量过，大家可以讨论下！[图片]
请教下，上面表格中的QSW是什么参数呢？有什么影响？
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老梁头
LV.10
25
2012-09-03 10:13
@on_the_way_li
请教下，上面表格中的QSW是什么参数呢？有什么影响？
这个从表面翻译过来应该是交换电荷，一般的资料里都不显示这项指标，还就英飞凌里有。这个我不太清楚，下去好好查下！
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aczg01987
LV.10
26
2012-09-03 11:15
@zvszcs
沉船了？

又浮起来啦

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zhc7302
LV.9
27
2012-09-03 13:36
@aczg01987
又浮起来啦
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老梁头
LV.10
28
2012-09-05 16:55
@zhc7302
[图片]

今天先从导通内阻说起吧大家都知道，一般情况下电压越高，导通内阻越大。这个就和MOS的制作工艺有关系了，为了保证足够大的漏源击穿电压Vds，需要有高电阻率外延层，这会使MOS的导通电阻增大。

根据选择的拓扑选择合适的MOS管及吸收电路，再保证高端Vds不超的情况下，尽量选择耐压低的管子，耐压高的管子一般会很贵，品种单一没有耐压低的可选性多，而且效率不好提升。

耐压相同的管子一般情况下，导通内阻越小价格越高，根据自己的实际使用，在性价比中尽量折中。尽量把鱼和熊掌全得到！

栅源电压Vgs的选择对导通电阻也有影响，电压越高导通越好，导通程度越好，内阻越小，但随着栅源电压Vgs的升高，开关速度会降低，这个以后说；还有可能导致栅源电压Vgs击穿，器件失效。栅源电压越低，导通越差，内阻越大，效率越低。所以建议大家选取栅源电压Vgs为10V-18V之间。

做好散热，导通内阻随着温度的升高而增大，所以要把热设计搞好，温升尽量的低，效率尽量的高。

这个在管子的datasheet里边都有体现，下边咱看下075N15的

 

栅源电压不同，导通内阻也不一样。

 

这个虽然没有直接标出导通内阻，但从电流上可以体现出来，温度升高电流减小，输入电压不变说明内阻增大。

以上所说，希望对大家在以后选取MOS时有些帮助


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zhc7302
LV.9
29
2012-09-05 16:57
@老梁头
今天先从导通内阻说起吧[图片]大家都知道，一般情况下电压越高，导通内阻越大。这个就和MOS的制作工艺有关系了，为了保证足够大的漏源击穿电压Vds，需要有高电阻率外延层，这会使MOS的导通电阻增大。根据选择的拓扑选择合适的MOS管及吸收电路，再保证高端Vds不超的情况下，尽量选择耐压低的管子，耐压高的管子一般会很贵，品种单一没有耐压低的可选性多，而且效率不好提升。耐压相同的管子一般情况下，导通内阻越小价格越高，根据自己的实际使用，在性价比中尽量折中。尽量把鱼和熊掌全得到！[图片]栅源电压Vgs的选择对导通电阻也有影响，电压越高导通越好，导通程度越好，内阻越小，但随着栅源电压Vgs的升高，开关速度会降低，这个以后说；还有可能导致栅源电压Vgs击穿，器件失效。栅源电压越低，导通越差，内阻越大，效率越低。所以建议大家选取栅源电压Vgs为10V-18V之间。做好散热，导通内阻随着温度的升高而增大，所以要把热设计搞好，温升尽量的低，效率尽量的高。[图片]这个在管子的datasheet里边都有体现，下边咱看下075N15的[图片] 栅源电压不同，导通内阻也不一样。[图片] 这个虽然没有直接标出导通内阻，但从电流上可以体现出来，温度升高电流减小，输入电压不变说明内阻增大。以上所说，希望对大家在以后选取MOS时有些帮助[图片]
学习吧
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10227
LV.7
30
2012-09-05 17:23
@老梁头
今天先从导通内阻说起吧[图片]大家都知道，一般情况下电压越高，导通内阻越大。这个就和MOS的制作工艺有关系了，为了保证足够大的漏源击穿电压Vds，需要有高电阻率外延层，这会使MOS的导通电阻增大。根据选择的拓扑选择合适的MOS管及吸收电路，再保证高端Vds不超的情况下，尽量选择耐压低的管子，耐压高的管子一般会很贵，品种单一没有耐压低的可选性多，而且效率不好提升。耐压相同的管子一般情况下，导通内阻越小价格越高，根据自己的实际使用，在性价比中尽量折中。尽量把鱼和熊掌全得到！[图片]栅源电压Vgs的选择对导通电阻也有影响，电压越高导通越好，导通程度越好，内阻越小，但随着栅源电压Vgs的升高，开关速度会降低，这个以后说；还有可能导致栅源电压Vgs击穿，器件失效。栅源电压越低，导通越差，内阻越大，效率越低。所以建议大家选取栅源电压Vgs为10V-18V之间。做好散热，导通内阻随着温度的升高而增大，所以要把热设计搞好，温升尽量的低，效率尽量的高。[图片]这个在管子的datasheet里边都有体现，下边咱看下075N15的[图片] 栅源电压不同，导通内阻也不一样。[图片] 这个虽然没有直接标出导通内阻，但从电流上可以体现出来，温度升高电流减小，输入电压不变说明内阻增大。以上所说，希望对大家在以后选取MOS时有些帮助[图片]
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老梁头
LV.10
31
2012-09-07 10:44
@10227
[图片]

再说下MOS管的寄生电容对效率的影响把，这个涉及的比较多了。咱一切从简单的说，以照顾新人为主，好多大侠比我还懂！

大家知道MOS的极间电容直接影响其开关特性，其等效电路如图

 

输入电容Ciss=Cgs+Cdg （D,S短接），输出电容Coss=Cds+Cgd（G,S短接）

反馈电容Crss=Cgd（也叫米勒电容）

以上是MOS管的电容特性，有定义Q=C*V可得，在电压一定时，电容量越小，Qg越小。

而Qg为栅极的总电荷量，Qgs为栅源极间的电荷量，Qgd为栅漏极间的电荷量。再根据公式t=Q/I得，当电流一定时，Q越小，时间越短，即开关速度越快，开关损耗越小。

所以再选取MOS时尽量选取Qg小的，以减小开关损耗。

而Qgs主要影响开启时间，Qgd主要影响关断时间。

1.在两个MOS管的耐压及电流一定时，选取Qg小的MOS；

2.如我上边的波形及两个资料来看，在Qg一样时要选取Qgd小的MOS。

3.根据自己的实际功率选择合适的MOS，一般情况下内阻越小，Qg越大；Vds越小，Qg越    大。

4.根据实际频率选择合适MOS，频率越高开关损耗越大，这个时候可能你的开关损耗远大    于你的导通损耗，这时要适当的选择内阻大点的MOS，以提升开关损耗；

5.尽量选择贴片的MOS，这样MOS的引脚短，引脚上的寄生电感等参数会小的多，减小损耗！

其实MOS是个大学问，里边还有好多注意事项。大家可以多谈论谈论

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