功率MOSFET功耗應(yīng)該如何計(jì)算

　　功率 MOSFET 是便攜式設(shè)備中大功率開關(guān)電源的主要組成部分。此外，對于散熱量極低的筆記本電腦來說，這些 MOSFET 是最難確定的元件。本文給出了計(jì)算 MOSFET 功耗以及確定其工作溫度的步驟，并通過多相、同步整流、降壓型 CPU 核電源中一個 30A 單相的分布計(jì)算示例，詳細(xì)說明了上述概念。也許，今天的便攜式電源設(shè)計(jì)者所面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)就是為當(dāng)今的高性能 CPU 提供電源。CPU 的電源電流最近每兩年就翻一番。事實(shí)上，今天的便攜式核電源電流需求會高達(dá) 60A 或更多，電壓介于 0.9V 和 1.75V 之間。但是，盡管電流需求在穩(wěn)步增長，留給電源的空間卻并沒有增加—這個現(xiàn)實(shí)已達(dá)到了熱設(shè)計(jì)的極限甚至超出。如此高電流的電源通常被分割為兩個或更多相，每一相提供 15A 到 30A。這種方式使元件的選擇更容易。例如，一個 60A 電源變成了兩個 30A 電源。但是，這種方法并沒有額外增加板上空間，對于熱設(shè)計(jì)方面的挑戰(zhàn)基本上沒有多大幫助。在設(shè)計(jì)大電流電源時，MOSFET 是最難確定的元件。這一點(diǎn)在筆記本電腦中尤其顯著，這樣的環(huán)境中，散熱器、風(fēng)扇、熱管和其它散熱手段通常都留給了 CPU。這樣，電源設(shè)計(jì)常常要面臨狹小的空間、靜止的氣流以及來自于附近其它元件的熱量等不利因素的挑戰(zhàn)。而且，除了電源下面少量的印制板銅膜外，沒有任何其它手段可以用來協(xié)助耗散功率。在挑選 MOSFET 時，首先是要選擇有足夠的電流處理能力，并具有足夠的散熱通道的器件。最后還要量化地考慮必要的熱耗和保證足夠的散熱路徑。本文將一步一步地說明如何計(jì)算這些 MOSFET 的功率耗散，并確定它們的工作溫度。然后，通過分析一個多相、同步整流、降壓型 CPU 核電源中某一個 30A 單相的設(shè)計(jì)實(shí)例，進(jìn)一步闡明這些概念。