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049_MOSFET开关损耗与散热约束下的载频选择依据
049、MOSFET开关损耗与散热约束下的载频选择依据那个烧在凌晨三点的驱动板前年做一个三相无刷电机控制器,功率级用的是分立MOSFET搭的桥臂,母线电压大概六十伏,相电流峰值二十安培出头。起初为了追求低电流纹波,把载频设到了四十千赫兹。样机在实验室台面上跑得挺好,示波器上看电流波形光滑得很,心里还美滋滋的。结果装到铝壳里、盖上盖子、连续满载跑了大概二十分钟,散热片上的温度传感器读数直接冲过一百二十度,紧接着就是一声闷响——下桥臂两只管子炸了。拆开一看,炸的那两只正好是互补输出的那一对,栅极驱动电阻已经烧成黑炭。当时第一反应是死区没给够,查了驱动时序,死区一点五微秒,理论上是够的。又怀疑是米勒平台振荡,加了栅极电容,还是热。折腾到凌晨三点,把载频从四十千赫兹降到十六千赫兹,同样的散热条件、同样的负载,跑了两个小时,散热片温度稳定在八十五度左右。问题根本不在死区,也不在驱动电阻,就在载频本身。开关损耗和散热能力之间那条看不见的线,被四十千赫兹踩断了。开关损耗到底藏在哪很多人算MOSFET损耗,习惯性只算导通损耗,也就是I²R乘以占空比。开关损耗大概估一个数就扔一边了。但在载频往几十千赫兹以上走的时候,开关损耗会变成主导项,而且它跟载频是线性正比关系。单只管子的开关损耗可以拆成四块:开通时的电压电流交叠、关断时的交叠、栅极电荷驱动损耗、输出电容Coss的充放电损耗。前两块跟母线电压、负载电流、开关时间有关,后两块跟载频直接挂钩。有个容易被忽略的细节:体二极管的反向恢复。在桥臂结构里,死区期间电流走体二极管续流,
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