从电容充放电公式推导到MOSFET驱动电阻功耗计算

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 在之前的文章中写到过电容充放电表达式,式中R表示串联电阻,C表示电容容值,V1表示电源电压,V0表示电容两端初始电压,Vt代表在t时刻电容两端电压。本篇将研究该公式的推导过程及延伸计算。

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 一.充电公式推导

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 推导过程中主要用到3个公式:

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 对以上三个公式求导:

从电容充放电公式推导到MOSFET驱动电阻功耗计算,元器件,嵌入式硬件,硬件工程,硬件架构,驱动开发综上可得:

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 对公式四两侧分别积分可得:

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 接下来在t=0,t时刻建立关系式:

1.在初始时刻t=0,此时有Vt=V0,回路电流i=(V1-V0)/R,则有关系式:

从电容充放电公式推导到MOSFET驱动电阻功耗计算,元器件,嵌入式硬件,硬件工程,硬件架构,驱动开发2.在t时刻,回路电流i=(V1-Vt)/R,则有关系式:  从电容充放电公式推导到MOSFET驱动电阻功耗计算,元器件,嵌入式硬件,硬件工程,硬件架构,驱动开发

  综合公式六及公式七可得:

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 二.放电公式推导

与充电阶段类似,放电阶段可以等效为V1=0,模型如下:

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 推导过程中同样用到下列3个公式:

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对以上三个公式求导:

从电容充放电公式推导到MOSFET驱动电阻功耗计算,元器件,嵌入式硬件,硬件工程,硬件架构,驱动开发  综上可得:

从电容充放电公式推导到MOSFET驱动电阻功耗计算,元器件,嵌入式硬件,硬件工程,硬件架构,驱动开发对公式十一两侧分别积分可得:

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 接下来在t=0,t时刻建立关系式:

1.在初始时刻,t=0,此时有Vt=V0,回路电流i=V0/R,则有关系式:

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 2.在t时刻,回路电流i=Vt/R,则有关系式:

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 综合公式十三及公式十四可得:

从电容充放电公式推导到MOSFET驱动电阻功耗计算,元器件,嵌入式硬件,硬件工程,硬件架构,驱动开发综上,电容充放电都满足以下公式,其中R表示串联电阻,C表示电容容值,V1表示电源电压,V0表示电容两端初始电压,Vt代表在t时刻电容两端电压:

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 三.电容储能计算公式推导

电容储能可以用W(焦耳)来表示,等于电压乘电流乘时间,W=P*t=u*i*t。

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 四.延伸:MOSFET驱动电阻功耗计算

MOSFET驱动电路如下,我们通常在G极会串联一颗电阻,电阻取值不可太大,太大会使Vds与Ids曲线时序交叉导致发热严重,也不可太小,太小不利于解决EMI问题,在实践中,一般取10-100欧姆,那么电阻的封装该如何选择呢?功率决定封装,接下来将通过计算发热量来推导其功率。

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 PWM驱动MOSFET时可以认为是其寄生电容Ciss不断充电放电的过程,在一个开关周期内,电阻发热主要两个阶段:开通和关断。

首先计算开通阶段的发热量,假设V1为PWM幅值,u为Ciss两端电压,i为充电回路电路:

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 其次计算关断阶段的发热量:

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 驱动方式一:

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 采用驱动方式一时,开通及关断阶段的电流都流经Rg,因此驱动电阻功耗的有效值为:

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驱动方式二:

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 采用驱动方式二时,开通阶段电流流经Rg1,关断阶段电流流经Rg2,因此驱动电阻在开关周期内功耗的有效值为:

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 有了以上的公式便可计算出驱动电阻的功耗,根据功耗即可为驱动电阻选取合适的封装。 文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-724172.html

到了这里,关于从电容充放电公式推导到MOSFET驱动电阻功耗计算的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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