点击上方蓝字关注我们
温度是影响MOSFET寿命的关键要素之一，为防止过热导致的MOS失效，使用前进行简单的温度估算是必要的。
MOS管发热的主要原因是其工作过程中产生的各种损耗，能量不会凭空消失，损失的能量最终会通过转变为热量被消耗掉，损耗越大发热量也随之越大。在MOSFET开启的过程中随着
0kxkgp1jlb46405581232.jpg
下降，
po0hgfomkwr6405581332.jpg
逐渐升高，而电压与电流存在交叠的区域，该区域将产生损耗。当MOSFET完全导通时，
cubse5sy3lx6405581432.jpg
不等于0，这是由于MOSFET的漏源两端存在导通电阻，因此产生压降。该电阻与导通时流过的电流产生损耗。MOSFET关断的过程与其开启过程相似，所以MOSFET关断过程也将产生损耗。除了MOSFET开关产生的损耗外，在三相交流电机控制系统中MOSFET续流二极管中也存在压降损耗。因此MOSFET的主要损耗来源有以下五种：导通损耗、开关损耗、续流损耗、断态损耗、驱动损耗。而对温度影响比较大的主要为导通损耗和开关损耗，因此进行简单估算时暂且也先从这两个损耗入手。
rxsftlyxfii6405581532.png
MOSFET损耗
导通损耗：
kl2lg1zntag6405581632.jpg
其中
rfcr35apjcj6405581732.jpg
为MOS管漏极电流，
n1qfzbv4e1f6405581832.jpg
为MOS管T漏源极导通电阻，D为占空比。
以下以华轩阳的HXY80N06D为例来进行说明，下图是其在管芯25℃和150℃下的漏极电流与漏源电压的关系：
1avrfdumxne6405581932.png
从图中可以看出，当
dvhkdmhfcvz6405582032.jpg
比较小时，
与
的关系是非线性的；当
在10V时，
与
几乎是线性关系，且温度越高此线性关系越明显。由此可以推算出在给定的驱动电压下，管芯在特定温度时MOS管的导通电阻大小。
ewvitzmyp4c6405582132.png
同样数据手册中也有典型值与最大值可查。
而导通电阻不仅与栅源电压有关，与MOS管温度也相关，以下为导通电阻与管温关系图。根据下图数据可以拟合得到不同管芯温度对应的导通电阻。
hwez2tcejtx6405582232.png
这个图中纵轴并不是导通电阻 $$R_{DS(ON)}$$的值，而是一个系数。假定系数为k，随着温度上升，比如说到100℃时，此时k=1.5，那么在100℃时，
ph1kcut4ivf6405582332.jpg
。在计算导通损耗时，假定温度条件后也需要乘以这个系数。
开关损耗：
如果MOSFET开关频率很快，电压电流变化波动较为剧烈，进而产生较大损耗。相比于导通损耗，开关损耗较为严重。
2fboanrmhhp6405582432.png
开通过程、关断过程及其中间过程均会产生损耗，但是这次不进行详解，为了简化，有了以下方程：
kazawqhrb246405582532.jpg
其中，
vjc0p21ab0s6405582632.jpg
为MOS管关断时漏极承受电压；
xst3v12ayh36405582732.jpg
为MOS管导通电流；
pnqf11n0kad6405582833.jpg
和
v22r1vyilu46405582933.jpg
为开通、关断的时间，这个值可以在数据手册中查找到；f为开关频率。
开通关断时间：
nqrvgrg2rgt6405583033.png
有了以上两个损耗功率，我们可以粗略计算出总的损耗功率
hjsmbbejuz26405583133.jpg
。接下来在回到数据手册，我们还需要MOS管的热阻。热阻指的是当有热量在物体上传输时，在物体两端温度差与热源的功率之间的比值，单位是℃/W或者是K/W。半导体散热的三个途径，封装顶部到空气，封装底部到电路板，封装引脚到电路板。
其中
为结到壳之间的热阻，
为外壳到散热片的热阻，
为结在静止空气条件下对环境的热阻,是半导体封装最常见的热参数。即功率每上升1W，对应的温升。
使用公式
即可计算出MOS的结温。假设
最终计算值为30W，由上表可知
。公式中
为结温，
为环境温度，假设为35℃。讲这些参数带入上式可得，
数据手册中结温最高为175℃，则在计算后可知仅凭空气散热即可使盖MOS管正常工作。
欢迎转发分享给需要的好友！
微信号：zls_it
扫描下方二维码添加充电站小助手微信，可以加入微信交流群
群内每天分享一些大厂的经典C语言语、C++面试题及知识点解析、技术话题分
享，易混淆的概念答疑等，等你来GET!!!
 | 
电子产业一站式赋能平台
窥视卡
置顶卡
变色卡
