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如何计算MOS管栅极电阻的功耗?

EDN电子技术设计  · 公众号  ·  · 2025-05-19 17:36

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驱动电压是 10V 的,驱动电流到输出到 2A ,栅极串联了 20 Ω的电阻,请问这个电阻的功率是多少?

这个小伙伴没有给出开关频率,很明显,功率是跟频率相关的,假如 1 秒钟驱动一次,那这个功率肯定很低,因为只有在切换的时候电阻才会有电流,大部分情况下电压稳定,电阻电流为 0

我们加入开关频率 1Mhz ,占空比为 50% PWM 波,也就是方波。

驱动电流可以达到 2A ,串联了 20 Ω电阻,因为不会发生谐振(如果不知道为什么,可以看下前面的视频),所以最大电流不会超过 10V/20Ω=0.5A ,也就是说驱动电流肯定是够的。这就说明了驱动电压 10V 不会被拉下来。

我们假定栅极走线为 12mil 线宽,长度为 1cm 的寄生电感是 9.17nH ,为了方便寄生,我们设为 10nH 吧。功率 MOS 管的寄生电容大概是 1nF 左右,我们就取 1nF

最终问题提炼为 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 ,请问,这个电阻消耗的功率是多大?

建立模型

我们提取电路模型如图。

那么如何求电阻功率呢?确实不好求,有电感,有电容,阻抗也是随频率变化的,不固定,咋整?

理论基础

这个时候,就需要运用到前面学的知识啦,信号在脑子里面是什么样的呢?信号在脑子里面应该被拆解为一个个频率的正弦波,别说你不知道啊,我文章写了,视频也发了,不知道的话你对得起我么?

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

What ?这么复杂?你在玩我吗 ?

这么复杂的事情自然是我帮你们干了。

我的思路是使用 Matlab 工具,这个工具有个好处,那就是我们可以构建任意波形,不一定非得是正弦波,三角波,方波这种,反正都是一序列的点,只要能描述出来,就可以进行处理。

构建驱动序列之后,使用 fft







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