MOS管栅极电阻的功耗计算详解-KIA MOS管
MOS管栅极电阻功耗计算
驱动电压10V,驱动信号为PWM波,占空比为50%,频率为1Mhz,寄生电感10nH,MOS管寄生电容为1nF,栅极串联电阻为20Ω,这个电阻消耗的功率是多大?
建立模型
先将驱动电压波形拆解为各个频率正弦波,然后分别计算各个正弦波分量在电阻上面的功率,再把它们加起来就是总功率了。
使用Matlab工具,这个工具有个好处,就是可以构建任意波形。
构建驱动序列之后,使用fft函数分析频谱,得到各个频率的幅度值,其实就是对应频率的电压值。
如图
电感和电容的阻抗在不同的频率下是不同的,它是频率的函数,jwL和1/jwC。因此,上面的模型,我们很容易就能写出来总的阻抗公式了,之所以要得到阻抗,是因为我们要求电阻每个频率分量的电流。
阻抗Z=Rs+jwL+1/jwC。
现在我们有了各个频率分量的电压值,也有了阻抗,那么各个分量的电流值就出来啦。因为是串联的,所以这个电流也是流过电阻的电流。
我们再根据P=I^2*R,就可以求出各个频率分量的功率的,再把它们加起来,那就是总功率了。
最终我们求得,电阻的功耗是P=0.10047W
Matlab代码
上面的过程看起来是很复杂的,其实Matlab代码很简单,也就那么三四十行。真正计算的过程也就不到10行,其它的都是定义变量,画图,设置坐标轴之类的。
对电容用脉冲波充放电产生的损耗可以使用P_loss=VDD2×C_load×f进行快速估算,该损耗发生在脉冲源的内阻,导线上的电阻和电容内阻上。只要满足电容上的脉冲波形跟原波形差不多,都可以用次公式估算,与占空比无关。
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