MOS管开关电源损耗：开关损耗+路径损耗

开关损耗：开与关过程中MOS管损耗

路径损耗：大电流路径内阻损耗

如BUCK：上臂MOS管内阻损耗+下臂MOS管及续流二极管损耗+电感寄生阻抗损耗

 

电源耗散计算方法：

方法：黑盒+白盒

黑盒计算电源耗散功率

电源效率=电源芯片+外围元器件热耗/电源输入总功率

 

 

耗散功率计算公式如下：

 

线性稳压器，效率=输出电压/输入电压的比值(V0/Vin)

输出电流≈输入电流

 

白盒计算电源耗散功率

线性稳压器原理单纯且多为集成模块，开关电源集成度较弱，分解子模块且单独计算其耗散功率；

如Buck：同步Buck+非同步Buck

 

同步Buck：上下两个MOS管

非同步Buck：上管MOS管，续流管是肖特基二极管；

 

用MOS管代替续流二极管优势：降低导通压降+提升电源效率

另需要增加MOS管驱动电路；

劣势：成本增加；

 

开关损耗

上桥臂MOS管漏极连接至Vin，源极连至相位节点。

上桥臂开始开启，下桥臂MOS管体二极管会将相位点箝位为低于地电压（负压）

漏极与源极间电压差及上桥臂MOS管以开关方式传输转换器完全负载电流，

开与关过程产生开关损耗；

 

Buck开关损耗

 

 

MOS管寄生电容

MOS管的寄生电容示意，上桥臂MOS管开关损耗理想图形如下图所示，

假设栅极电流是恒定，开关损耗的产生机理与MOS管寄生电容有关。

t1：MOS管驱动器向栅极供电流，VGS上升，对输入电容 Ciss充电，VDS保持恒定，

漏极与源极电流不存在，开关损耗不存在，VGS < 阈值，MOS管开启，无损耗；

 

t2：VGS > VGS(TH)(栅极与源极阈值电压)

电流从漏极—源极，Ciss充电，电流线性上升， Ids =IL （电感电流）

MOS管有电压降=VIN 电压降，电流Ids 流过电子元器件，此时有开关损耗；

VGS > 阈值，MOS管开闸，损耗递增，顶点是输出电流正好满足负载；

 

t3：Ids保持恒定， Vds下降，栅极电流对 CGD充电，栅极电流没有对 CGS充电，

栅极与源极电压被称开关点VSP电压的电压保持相对平坦（米勒平坦区），有漏极与源极电压降，电流流过电子器件，开关周期产生损耗，

 

VGS电平进入僵持阶段，MOS管深度加强，VDS压差下降，损耗递减；

MOS管 通道增强，最高至 VGS=最大值电压；

 

开关损耗停止，传导损耗开始，

原因：直至上桥臂MOS管关闭为止，VGS电平突破僵持继续上升，MOS管通道增强，

公式如下：

 

MOS管传导损耗

上下臂MOS管表述一致只是所占时间段不同，用占空比区分。

上臂MOS管传导损耗:

下臂MOS管传导损耗（只针对同步Buck）:

续流二极管传导损耗(只针对非同步Buck)

VFD为续流二极管的正向导通压降

电感损耗

PS：该功率损耗并不取决于占空比，因为电感总是进行传导；

 

其它损耗

 

对栅极寄生电容充电损耗，上下臂MOS管计算方式一致，公式如下：

同步Buck下臂MOS管体二极管反向恢复损耗：

每个开关周期对上下臂MOS管输出电容Coss（Cgd+Cds)进行充电引起的损耗：

 

当同步降压转换器中两个开关均关闭，下桥臂 MOS管体二极管开启。

此时（称为死区（Dead Time，DT）），体二极管中将出现传导损耗：

DT 包含上升沿和下降沿之和

 

 

芯片本身损耗