ZHCUAT3B November 2017 – February 2023

2 FET Losses Calculator

通过 FET Losses Calculator，用户可以比较两个不同的 FET，或计算硬开关功率级中主 FET 和同步整流器的损耗。图 2-1 展示了“FET Losses Calculator”窗口。

注：

准谐振反激、LLC 半桥、LLC 全桥和相移全桥是谐振拓扑。手动输入可以提供更准确的结果。

图 2-1 “FET Losses Calculator”窗口

为了获得更准确的结果，确定电源管理控制器的栅极驱动电压 (V_GS) 至关重要，因为 Q_g（与驱动器损耗相关）和 R_DS(on) 的值取决于该电压，该电压必须从 FET 数据表中的图表中获取。

在电源的 FET 中可以看到的不同损耗包括传导损耗、开关损耗、C_oss 损耗和体二极管损耗。反向恢复损耗被忽略，但在高开关频率下会变得很重要。

传导损耗：

Equation1.

P_{c o n d} = {I_{F E T, r m s}}^{2} \times R_{D S (o n)}

开关损耗：

t_{r i s e} = \frac{(Q_{g s} - Q_{g (t h)}) \times R_{g ： t o t a l}}{V_{G S} - \frac{V_{m i l l e r}}{2} - \frac{V_{G S (t h)}}{2}} + \frac{Q_{g d} \times R_{g ： t o t a l}}{V_{G S} - V_{m i l l e r}}

t_{f a l l} = \frac{Q_{g d} \times R_{g ： t o t a l}}{V_{m i l l e r}} + \frac{(Q_{g s} - Q_{g (t h)}) \times R_{g ： t o t a l}}{\frac{V_{m i l l e r}}{2} + \frac{V_{G S (t h)}}{2}}

Equation2.

P_{s W i t c h i n g} = V_{D S} \times \frac{f_{s W i t c h}}{2} \times (t_{r i s e} \times I_{F E T, m i n} + t_{f a l l} \times I_{F E T, m a x})

C_oss 损耗：

Equation3.

P_{C o s s} = C_{o s s} \times {V_{D S}}^{2} \times \frac{f_{s W i t c h}}{2}

体二极管损耗：

Equation4.

P_{b o d y} = V_{S D} \times f_{s W i t c h} \times (t_{d e a d, o n} \times I_{F E T, m i n} + t_{d e a d, o f f} \times I_{F E T, m a x})

主 FET 的总损耗可以通过Equation5 计算

Equation5.

P_{t o t a l} = P_{c o n d} + P_{s W i t c h i n g} + P_{C o s s}

对于同步整流器，由于采用软开关，开关损耗为零，但在死区时间内，体二极管导通。因此，总损耗结果如Equation6 所示：

Equation6.

P_{t o t a l} = P_{c o n d} + P_{b o d y} + P_{C o s s}

此外，电源管理控制器中会出现驱动器损耗，计算方法如Equation7所示：

Equation7.

P_{d r i v e r} = Q_{g} \times V_{G S} \times f_{s W i t c h}

电源管理控制器通常具有有限的栅极驱动电流，这些电流可以拉出和灌入。因此，重要的是调整栅极驱动路径中的总电阻，使产生的栅极驱动电流等于或小于数据表中的限制。