MOS-半桥的功耗
之前在跟同事罗帅讨论驱动器的热损耗，学习了一下，找的一篇ti的文章对半桥的功耗计算。
摘要：
在为电机应用或具有电感特性的负载选择集成 h 桥或半桥驱动器时，必须考虑由于负载电流和输出的 pwm 开关以进行电流调节而导致的驱动器功耗。器件上消耗的功率会使器件的结温超过环境温度，具体取决于热阻抗。热阻取决于 ic 的特性（封装、芯片尺寸等）和 pcb 设计，这通常是给定驱动器提供多少电流的限制因素。要计算给定应用中的最大允许电流，需要估算电机驱动器的总功耗。本应用报告展示了如何估算功率 fet 和整个器件本身在每种情况下的功耗。
1 集成驱动器中的功耗来源
驱动器 ic 中的功率 fet 有两个基本的功耗来源。
1.1 导通损耗
每个 fet 的导通损耗由于其导通电阻而产生的功耗由下式给出：
ron=fet 导通电阻[ohm]
il= 负载电流[a]
请注意，ron随温度升高而增加。因此，随着设备升温，功耗也会增加。在计算总器件功耗时必须考虑这一点。通常，ron 在 150 摄氏度时的值大约是 25 摄氏度时的室温值的两倍。
1.2 开关损耗
与基于 pwm 的电流调节相关的开关损耗导致的功耗可以用以下表达式来近似：
上升沿和下降沿期间由于输出压摆引起的功耗由下式给出：
fpwm= pwm 开关频率 [hz]
vm= 驱动器电源电压 [v]
il= 负载电流 [a]
srrise= 上升期间的输出电压转换率 [v/sec]
srfall= 下降期间的输出电压转换率 [v/sec]
输出压摆率是 em（电磁）性能和器件功耗之间的平衡。
由于开关 fet 之间的死区时间导致的功耗由下式给出：
fpwm= pwm 开关频率 [hz]
vd= fet 体二极管正向偏置电压 [v]
il= 负载电流 [a]
= 上升过程中的死区时间 [sec]
= 下降过程中的死区时间 [sec]
死区时间对于降低开关功率 fet 之间的任何电流直通风险是必要的。集成 fet 驱动器通常具有基于反馈的自定时 fet 开关序列，以确保尽可能小的死区时间，同时避免任何击穿电流。
在再循环路径中 fet 导通期间由于 output 摆动导致的功耗由下式给出：
这种耗散通常不被考虑，因为它非常微不足道
由于开关 fet 的反向恢复损耗也会产生功率耗散。这是由于典型大功率 fet ( 25 v/μsec）下的功耗节省。这种耗散通常也不被考虑，因为它非常微不足道。
1.3 器件电流消耗
器件电流消耗引起的功耗，由下式给出
vm= 驱动器电源电压 [v]
ivm= 设备工作电源电流 [a]
考虑到ivm通常约为 5 - 10 ma，这种耗散通常不被考虑，因为它非常微不足道。
1.4 稳压器ldo消耗
一些驱动器设备具有可用的外部 ldo 稳压器输出，用于提供一些参考电流或为外部负载供电的电流。由于该外部负载电流而产生的功耗由下式给出
这种耗散通常不被考虑，因为它非常微不足道。
总结
总之，总功耗由下式给出：
通常，这可以近似为三个来源，由下式给出：
下一小节根据应用配置（使用高侧或低侧再循环的 h 桥或半桥驱动器）显示每个功率 fet 中用于传导和开关损耗的功率耗散。
半桥
低侧循环的半桥
图 1-4 显示了 pwm 调节中半桥在 hs - 负载（区域 #1）和 ls - 负载（区域 #5）与其他转换（上升沿和区域 # 的区域 #2、3 和 4）之间的开关序列 6、7 和 8 用于下降沿）。每个 fet 的功耗如下：
表格中：
ron=fet 导通电阻[ohm]
fpwm= pwm 开关频率 [hz]
vm= 驱动器电源电压 [v]
il= 负载电流[a]
d = pwm 占空比介于 0 和 1 之间
= hs关闭时上升期间的输出电压转换速率 [v/sec]
= hs 开启时下降期间的输出电压转换速率 [v/sec]
vd= fet 体二极管正向偏置电压 [v]
= hs 关闭后的死区时间 [秒]
= hs 开启前的死区时间 [秒]
= ls 开启时上升期间的输出电压转换率 [v/sec]
= ls 关闭时下降期间的输出电压转换率 [v/sec]
如果我们假设 #4 和 #6 区域的功耗可以忽略不计，上升沿和下降沿的压摆率匹配，死区时间相等，则每个 fet 的功耗可以近似如下：
与 h 桥驱动器相比，由于传导损耗导致的功耗大约减少了一半，但开关损耗保持不变。
高端侧循环的半桥也是一样的
示例计算
ron= 100mω
fpwm= 20 khz
vm= 13.5 v
il= 1a
d= 50%
= 13.5 v/us
= 13.5 v/us
vd= 1v
= 100ns
= 100ns
= 13.5 v/us
= 13.5 v/us
部分 pwm 周期内的时间比 低端 高端
1 50% 0
2 13.5v / 13.5v/us x 20khz 0 0.5 x 13.5v x 1a
3 100ns x 20khz 1v x 1a 0
4 13.5v / 13.5v/us x 20khz 0.5 x 1v x 1a 0
5 (1-50%) 0
6 1v / 13.5v/us x 20khz 0.5 x 1v x 1a 0
7 100ns x 20khz 1v x 1a 0
8 13.5v / 13.5v/us x 20khz 0 0.5 x 13.5v x 1a
简单的总结，主要的两部分损耗还是在导通损耗和开关损耗上。
影响导通损耗的主要是导通的电阻,可以选择导通电阻小一些的mos，减少发热。
影响开关损耗的主要是电压上升的速度，所以我们更希望，开通关断的更快一些。因为在这个时间里，损耗是i*u。
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MOS-半桥的功耗
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关于3端子贯通滤波器贴装的指南和应用
浅谈功率EDA设计中需要考虑的问题
在存在大共模电压的情况下测量小差分电压
B2B供应链管理平台主流技术架构方案
卷扬机减速机密封失效的治理方案
显示器驱动器,传感器,传感器原理是什么?
“中国手机厂家全面胜利”的时代已近在眼前
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嵌入式系统裸机编程的内存管理简介
什么是OpenCL？面向FPGA的OpenCL有何优点？
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一文探讨5G FWA技术
摘要：
在为电机应用或具有电感特性的负载选择集成 h 桥或半桥驱动器时，必须考虑由于负载电流和输出的 pwm 开关以进行电流调节而导致的驱动器功耗。器件上消耗的功率会使器件的结温超过环境温度，具体取决于热阻抗。热阻取决于 ic 的特性（封装、芯片尺寸等）和 pcb 设计，这通常是给定驱动器提供多少电流的限制因素。要计算给定应用中的最大允许电流，需要估算电机驱动器的总功耗。本应用报告展示了如何估算功率 fet 和整个器件本身在每种情况下的功耗。
1 集成驱动器中的功耗来源
驱动器 ic 中的功率 fet 有两个基本的功耗来源。
1.1 导通损耗
每个 fet 的导通损耗由于其导通电阻而产生的功耗由下式给出：
ron=fet 导通电阻[ohm]
il= 负载电流[a]
请注意，ron随温度升高而增加。因此，随着设备升温，功耗也会增加。在计算总器件功耗时必须考虑这一点。通常，ron 在 150 摄氏度时的值大约是 25 摄氏度时的室温值的两倍。
1.2 开关损耗
与基于 pwm 的电流调节相关的开关损耗导致的功耗可以用以下表达式来近似：
上升沿和下降沿期间由于输出压摆引起的功耗由下式给出：
fpwm= pwm 开关频率 [hz]
vm= 驱动器电源电压 [v]
il= 负载电流 [a]
srrise= 上升期间的输出电压转换率 [v/sec]
srfall= 下降期间的输出电压转换率 [v/sec]
输出压摆率是 em（电磁）性能和器件功耗之间的平衡。
由于开关 fet 之间的死区时间导致的功耗由下式给出：
fpwm= pwm 开关频率 [hz]
vd= fet 体二极管正向偏置电压 [v]
il= 负载电流 [a]
= 上升过程中的死区时间 [sec]
= 下降过程中的死区时间 [sec]
死区时间对于降低开关功率 fet 之间的任何电流直通风险是必要的。集成 fet 驱动器通常具有基于反馈的自定时 fet 开关序列，以确保尽可能小的死区时间，同时避免任何击穿电流。
在再循环路径中 fet 导通期间由于 output 摆动导致的功耗由下式给出：
这种耗散通常不被考虑，因为它非常微不足道
由于开关 fet 的反向恢复损耗也会产生功率耗散。这是由于典型大功率 fet ( 25 v/μsec）下的功耗节省。这种耗散通常也不被考虑，因为它非常微不足道。
1.3 器件电流消耗
器件电流消耗引起的功耗，由下式给出
vm= 驱动器电源电压 [v]
ivm= 设备工作电源电流 [a]
考虑到ivm通常约为 5 - 10 ma，这种耗散通常不被考虑，因为它非常微不足道。
1.4 稳压器ldo消耗
一些驱动器设备具有可用的外部 ldo 稳压器输出，用于提供一些参考电流或为外部负载供电的电流。由于该外部负载电流而产生的功耗由下式给出
这种耗散通常不被考虑，因为它非常微不足道。
总结
总之，总功耗由下式给出：
通常，这可以近似为三个来源，由下式给出：
下一小节根据应用配置（使用高侧或低侧再循环的 h 桥或半桥驱动器）显示每个功率 fet 中用于传导和开关损耗的功率耗散。
半桥
低侧循环的半桥
图 1-4 显示了 pwm 调节中半桥在 hs - 负载（区域 #1）和 ls - 负载（区域 #5）与其他转换（上升沿和区域 # 的区域 #2、3 和 4）之间的开关序列 6、7 和 8 用于下降沿）。每个 fet 的功耗如下：
表格中：
ron=fet 导通电阻[ohm]
fpwm= pwm 开关频率 [hz]
vm= 驱动器电源电压 [v]
il= 负载电流[a]
d = pwm 占空比介于 0 和 1 之间
= hs关闭时上升期间的输出电压转换速率 [v/sec]
= hs 开启时下降期间的输出电压转换速率 [v/sec]
vd= fet 体二极管正向偏置电压 [v]
= hs 关闭后的死区时间 [秒]
= hs 开启前的死区时间 [秒]
= ls 开启时上升期间的输出电压转换率 [v/sec]
= ls 关闭时下降期间的输出电压转换率 [v/sec]
如果我们假设 #4 和 #6 区域的功耗可以忽略不计，上升沿和下降沿的压摆率匹配，死区时间相等，则每个 fet 的功耗可以近似如下：
与 h 桥驱动器相比，由于传导损耗导致的功耗大约减少了一半，但开关损耗保持不变。
高端侧循环的半桥也是一样的
示例计算
ron= 100mω
fpwm= 20 khz
vm= 13.5 v
il= 1a
d= 50%
= 13.5 v/us
= 13.5 v/us
vd= 1v
= 100ns
= 100ns
= 13.5 v/us
= 13.5 v/us
部分 pwm 周期内的时间比 低端 高端
1 50% 0
2 13.5v / 13.5v/us x 20khz 0 0.5 x 13.5v x 1a
3 100ns x 20khz 1v x 1a 0
4 13.5v / 13.5v/us x 20khz 0.5 x 1v x 1a 0
5 (1-50%) 0
6 1v / 13.5v/us x 20khz 0.5 x 1v x 1a 0
7 100ns x 20khz 1v x 1a 0
8 13.5v / 13.5v/us x 20khz 0 0.5 x 13.5v x 1a
简单的总结，主要的两部分损耗还是在导通损耗和开关损耗上。
影响导通损耗的主要是导通的电阻,可以选择导通电阻小一些的mos，减少发热。
影响开关损耗的主要是电压上升的速度，所以我们更希望，开通关断的更快一些。因为在这个时间里，损耗是i*u。
决战南昌 国际第三代半导体专业赛东南赛区20强重磅出炉
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自制激光雕刻机图解
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