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@21小跑堂
有段时候没来论坛了，疫情反反复复的，公司开开停停，上班也跟着没规律起来了。产品也做的断断续续，刚好有个MOS温升的案子可以拿出来讨论讨论的。电子产品的使用需要用到电源，BUCK电源是常用的电路，这个就需要对MOS的功耗分析，无论是在电源芯片内部的MOS还是外置MOS。这个MOS的温升都可能是BUCK电路中最高温升器件之一。这个产品使用一款TI的电源芯片,输入50V，输出24V/5A的设计；由于进度，选择的MOS管没有仔细估算，使用的一个国产的MOS-NCEP026N10LL.打回的电路板温升很高。由于下管MOS是ZVS开启，开关损耗小。整个电路温升最高的元器件是上管MOS，达到快MOS有200度； 当然电路板的layout设计也有问题，没有使用散热片设计，在下次改板的时候，需要选择一款合适的MOS管同时增加散热片。在此也就MOS损耗的老生常谈的问题，谈一下自己这个项目设计中的一些感受； 先提供一下选型的MOS管的基本参数： 在这个帖子中，从三个资料来源来估算MOS的开关和导通损耗，进而算出MOS的温升，关于栅极电荷的损耗，占比较少，不做估算分析； 资料1-规格书：在这一版的电路设计，也是粗略估算了MOS的损耗，按照芯片的规格书给出的经验公式计算。根据规格书中的公式，知道MOS的栅极电荷和导通阻抗，就可以估算出损耗， 显然按照规格书的经验方法得到的最终温度才144摄氏度，是低于MOS管的极限温度150度，而且理想的认为规格书中的公式是留了buffer的，实际电路板的温度估计更低，但是现实的残酷的，实际电路板不仅没有更低，反而更高了，达到了180度以上。虽然这个情况下，电路板还在工作，应该时间长了，电路板就会由于温度过高而热保护的；所以规格书中的经验公式应该是不能借用的，公式太简化了，和实际电路的应用情况相聚甚远的； 资料2-应用手册：现在发现了规格书中的经验公式不能借用，就需要更准确的公式来估算MOS管的损耗，为下一次改版做依据的。经过和TI的FAE沟通，他们推荐了<<An Accurate Approach for Calculating the Efficiency of a Synchronous Buck Converter Using the MOSFET Plateau Voltage>>这个应用手册，让我估算MOS管的损耗。这个手册中计算MOS的开关损耗，不依据MOS的Datasheet中的上升时间tr和下降时间tf，而是根据实际电路中的参数计算tr和tf，这样的计算方式会更加准确； 因此根据这个手册中的公式，将MOS的参数带入进行计算，在这个公式中，由于要使用Qgs2这个参数，国内的MOS管供应商资源不够给力，他们表示只能提供Qgs，其他参数爱莫能助，甚至连spice模型参数也么有的。看来国产替代任重而道远的。因此在下面的Mathcad计算中，关于Qgs2的数值是一个估算，肯定是小于Qgs的，因此选择了一个中间值计算的。最后得到的温度是184度，貌似和实测的是一样的。 资料3-经验分析：但是和一些资深电子工程师讨论，他们提出，这个应用手册给出的公式也是过于理想的，实际在MOS开启过程的大信号过程，Vds电压是变化的，因此Ciss，Crss的电容容值是变化的，因此Qgd和Qgs是动态变化的，而不能应用MOS管规格书中的定值用于计算。既然分析到这里了，那么就再做进一步分析了。从MOS管规格书确实可以得到Ciss，Crss和Coss跟Vds的关系曲线，利用相关近似的曲线分析工具，可以得到Ciss， Crss和Coss跟Vds的函数关系。 有了这个函数关系，就可以再做进一步分析，计算在Vds动态变化过程中产生的损耗，下图是利用Mathcad算到的损耗，和<<An Accurate Approach for Calculating the Efficiency of a Synchronous Buck Converter Using the MOSFET Plateau Voltage>>应用手册中，上升时间tr产生的损耗机理是一样的，下图计算的Ptr=1.557W，应用手册中计算的Ptr=1.345W，两者还是比较接近的。 接下来继续计算了下降时间的损耗和导通损耗，最终得到的损耗是1.83W，也是很接近的。这种方法是通过积分的角度出发，计算整个开关周期Qgd和Qgs的变化，从而推出开关过程的损耗，相比资料1和资料2的公式，显得复杂一些，得到的结果和资料2中很接近。可以下一个粗略的结论，资料2的公式是可以在做设计中借用，具有参考意义。毕竟TI的应用手册，也是经过他们内部专家的讨论才释放的。资料3的方法，显得繁琐，但是从电路的实际工作过程出发，比较符合实际工况。但是计算复杂，需要借用一些数学计算工具，比如Mathcad之类的。如果在产品设计中，需要快速估算分析，就使用资料2的公式。 有了以上的分析，马上选用一个低Qgs的MOS管，快速rework验证，温度稍微下降了一点，接近10度。由于很难找到P2P的MOS，所以rework的验证效果不好。 但通过资料2的计算公式指导，按照Ggs&Ggd＜40nC,Rg＜1Ω，Vth＜2V的参数选择MOS管，可以把MOS管的功耗控制在2W以内，相应的温升可以控制在130度以内。写这个帖子的时候，改版的电路板已经发出，期待改进的措施-改MOS，加散热片，可以得到更低的功耗和温升；写这个帖子给大家做一个参考，做大功率的电源时候，选择MOS最好提前做一个估算，这样做出来的产品不至于反复。当然做估算需要一个好的资料参考，这就需要多收集相关的应用手册，多比较，选择一个最适合自己产品的资料做依据；
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楼主
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请问一下，资料2的计算过程中
，你这个表格看起来不错，能共享下吗
@vftom3 ：是无法使用万用表判断出性能好坏。
@王栋春 ：怎么误判 是不能确定性能好坏还是不会测量好坏
从一个MOS管开始说起，电源设计如何估算参数进行选型设计，通过实际测试加理论推导进行讲述，合规合矩，值得推广。
非常不错的经验之谈，请教一下楼主-----该如何测试IGBT模块质量好坏？经常维修逆变焊机，IGBT经常误判。