大学毕业设计说明书 3.2.4电力MOSFET的主要参数
除前面已涉及到的跨导Gfs、开启电压UT以及开关过程中的各时间参数td(on)和tf之外，电力MOSFET还有以下主要参数：
（1） 漏极电压UDs 这是标称电力MOSFET电压额定的参数。
（2） 漏极直流电流ID和漏极脉冲电流幅值IDM 这是标称电力MOSFET电流定额的参数。 （3） 栅源电压UGS 栅源之间的绝缘层很薄，|UGS|﹥20V将导致绝缘层击穿。 （4） 极间电容 MOSFET的三个电极之间分别存在极间电容CDS、CGD和CDS。一般生产厂家提供的是漏源极短路时的输入电容Ciss、共源极输出电容Coss和反向转移电容Crss。
它们之间的关系是
Ciss= CDS + CGD （式3.8）
Crss =CGD （式 Coss=CGD + CDS （式
3.9） 3.10）
前面提到的输入电容可以近似用代替。这些电容都是非线性的。
漏源间的耐压、漏极最大允许电流和最大散耗功率都决定了电力MOSFET的安全工作区。一般来说，电力MOSFET不存在二次击穿问题，这是它的一大优点。在实际使用中，仍应注意留适当的裕量。
MOSFET功率损耗分析
为减小滤波电容和磁性元件的尺寸，目前SMPS大多选用高速开关 MOSFET作为开关器件，以使 SMPS在较高的频率上工作。MOSFET在电路中工作所产生的损耗主要包括导通损耗(Pc)、栅极电荷损耗(Pg-c )和渡越损耗(Pt )三个方面。
(1)导通损耗
该损耗的定义为在 MOSFET导通期间，其漏一源极之间所产生的损耗。导通损耗可利用下式计算：
Pc = Lds (on )·RDS(on ) (式3.11) 式中，R ds (on )与栅一源极之间的驱动电压 s和结温密切相关。 (2)栅极电荷损耗
栅极电荷损耗的定义为栅极电容Ciss充电和放电期间所产生的损耗，可用下式计算：
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大学毕业设计说明书 Pg-c = VGSQgfsw (式3.12) 式中，Qg为在VGS下的总栅极电荷，fsw为开关频率。 (3)渡越损耗
该损耗的定义为在开通的MOSFET关断或关断的 MOSFET导通过渡期间，在漏一源极之间所产生的损耗。计算该损耗可通过计算在 MOSFET导通和关断时，由VDS(t)与IDS(t)交叠而成的三角形面积得到：Ps?Pt(on)?Pt(off)?VDS(on)(IDS(on)tD(on)?IDS(off)tD(on)2 (式3.13)
从以上三式可知，欲减小 M0SFET的开关损耗，必须降低RDS(on )和Qg，减小渡越时间。同时发现，尽管提高工作频率有利于提高SMPS密度，但会增大 M0SFET的开关损耗，这与提高效率是相矛盾的。在工作频率选定之后，MOSFET的损耗主要取决于通态电阻和栅极电荷的大小。
3.3缓冲电路
3.3.1缓冲原理
电力电子器件的缓冲电路（Snubber Circuit）又称吸收电路，它是电力电子器件的一种重要的保护电路，其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt或者过电流和di/dt，减少器件的开关损耗，不仅用于半控型器件的保护，而且在全控型器件（如GTR、GTO、功率MOSFET和IGBT等）的应用技术中，起着更重要的作用。电路中器件的损坏，一般都是在器件在开关过程中遭受了过大的di/dt、du/dt或瞬时功耗的冲击而造成的。缓冲电路的作用就是改变器件的开关轨迹，控制各种瞬态时的过电压，以降低器件开关损耗来确保器件的安全。 缓冲电路的功能有抑制和吸收两个方面，因此图3.9（a）是这种电路的基本结构，串联的LS用于抑制di/dt的过量，并联的CS用于吸收器件上的过电压，即器件在关断时CS通过快速二极管DS充电，吸收器件上出现的过电压能量，由于电容电压不会跃变，限制了重加dv/dt。当器件开通时CS上的能量经RS泄放。对于工作频率较高、容量较小的装置，为了减小损耗，图3.9（a）中的RLCD电路，可以简化为图3.9（b）的形式。装置由RCD网络构成的缓冲电路普遍用于GTR、GTO、功率MOSFET及IGBT等电力电子器件的保护。
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大学毕业设计说明书 图3.9(b)所示的缓冲电路是上述基本RCD缓冲电路的简化或演变。如图3.9（b）所示，它们既可用于逆变器中MOSFET模块的保护，也适用于其他电力电子器件的缓冲保护，但其性能有所不同。
图（a） 图 (b)
图3.9 两种简单的缓冲电路
晶闸管开通时，为了防止过大的电流上升率而烧坏器件，往往在主电路中串入一个扼流电感，以限制过大的di/dt，所串电感及其配件组成了开通缓冲电路，或称串联缓冲电路。晶闸管关断时，电源电压突加在管子上，为了抑制瞬时过电压和过大的电压上升率，以防止晶闸管内部流过过大的结电容电流而误触发，因此在晶闸管两端并联一个RC网络，构成关断缓冲电路，或称并联缓冲电路。
3.3.2缓冲电路分类
缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路又称为du/dt抑制电路，用于吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减少关断损耗。开通缓冲电路又称为di/dt抑制电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减少器件的开通损耗。可将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起，称其为复合缓冲电路。还可以用另外的分类方法：缓冲电路中储能元件的能量如果消耗在其吸收电阻上，则称其为耗能式缓冲电路；如果缓冲电路能将其储能元件的能量回馈给负载或电源，则成其为馈能式缓冲电路，或称为无损吸收电路。
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大学毕业设计说明书 RsCsVDs 图(a)di/dt抑制电路和充放电型RCD缓冲电路
图（b）di/dt抑制电路和充放电型RCD缓冲电路波形 图3.10 di/dt抑制电路和充放电型RCD缓冲电路及波形
如无特殊说明，通常缓冲电路专指关断缓冲电路，而将开通缓冲叫做di/dt抑制电路，如图3.10(a)给出了一种缓冲电路和di/dt抑制电路的电路图。图3.10(b)给出在无缓冲电路的情况下，绝缘栅双极晶体管V开通时电流迅速上升，di/dt很大，关断时du/dt很大，并出现很高的过电压。在有缓冲电路的情况下，V开通时缓冲电容Cs先导通Rs向V放电，使电流iC先上一个台阶，以后因为有di/dt抑制电路的Li，iC的上升速度减慢。Ri、VDi是在V关断时为Li中的磁场能量提供放电回路而设置的。在 V关断时，负载电流通过VDs向Cs分流，
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