MOS管柵極電阻功耗計算
驅(qū)動電壓10V,驅(qū)動信號為PWM波,占空比為50%,頻率為1Mhz,寄生電感10nH,MOS管寄生電容為1nF,柵極串聯(lián)電阻為20Ω,這個電阻消耗的功率是多大?
建立模型
先將驅(qū)動電壓波形拆解為各個頻率正弦波,然后分別計算各個正弦波分量在電阻上面的功率,再把它們加起來就是總功率了。
使用Matlab工具,這個工具有個好處,就是可以構(gòu)建任意波形。
構(gòu)建驅(qū)動序列之后,使用fft函數(shù)分析頻譜,得到各個頻率的幅度值,其實(shí)就是對應(yīng)頻率的電壓值。
如圖
電感和電容的阻抗在不同的頻率下是不同的,它是頻率的函數(shù),jwL和1/jwC。因此,上面的模型,我們很容易就能寫出來總的阻抗公式了,之所以要得到阻抗,是因?yàn)槲覀円箅娮杳總€頻率分量的電流。
阻抗Z=Rs+jwL+1/jwC。
現(xiàn)在我們有了各個頻率分量的電壓值,也有了阻抗,那么各個分量的電流值就出來啦。因?yàn)槭谴?lián)的,所以這個電流也是流過電阻的電流。
我們再根據(jù)P=I^2*R,就可以求出各個頻率分量的功率的,再把它們加起來,那就是總功率了。
最終我們求得,電阻的功耗是P=0.10047W
Matlab代碼
上面的過程看起來是很復(fù)雜的,其實(shí)Matlab代碼很簡單,也就那么三四十行。真正計算的過程也就不到10行,其它的都是定義變量,畫圖,設(shè)置坐標(biāo)軸之類的。
對電容用脈沖波充放電產(chǎn)生的損耗可以使用P_loss=VDD2×C_load×f進(jìn)行快速估算,該損耗發(fā)生在脈沖源的內(nèi)阻,導(dǎo)線上的電阻和電容內(nèi)阻上。只要滿足電容上的脈沖波形跟原波形差不多,都可以用次公式估算,與占空比無關(guān)。
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