BUCK功率参数合集(4)：MOSFET导通损耗公式推导的方法付费

在开关电源的庞大“家族”中，BUCK 电路作为常用成员，其高效能设计备受关注。而深入探究开关管导通损耗，是解锁高效能设计的关键一步。此文将分析开关管导通损耗公式推导的方法。

1、开关管导通损耗基本概念

现代新型的开关电源转换器件，无论是非同步降压电路还是同步降压电路，高边开关几乎都是MOSFET，它在导通时间 T_on 内的功率损耗为MOSFET导通压降 v_DS(ON)与导通电流 i_DS(ON) 的乘积。

需要注意的是，这里的“导通电流 i_DS(ON) ”实际上是随时间变化的。

在导通时间段内，开关管电流等于电感电流（因为在导通期间，开关管与电感是串联关系），导通电流 i_DS(ON)  在高边开关管开始导通的瞬间有最小值 $I_{OUT} - \Delta I_L/2$ （参考高边开关管瞬时电流公式(3.251)，在 0,T_ON这段导通时间内，开始导通的瞬间相当于 t = 0 时，$i_{SW-H,TON}(t = 0) = I_{OUT} - \Delta I_L/2$ ，这也是电感的谷值电流）。

在高边开关管开始关断的瞬间有最大值 $I_{OUT} + \Delta I_L/2 \quad ( \ i_{SW-H,TON}(t = T_{ON}) = I_{OUT} + \Delta I_L/2 \ )$ ，这也是电感的峰值电流）。

2、导通损耗的“三要素公式”

2.1 电流参数(I)

​​瞬时电流​​：像心电图一样波动，最小值=输出电流-½纹波电流（谷值）

​​平均电流​​：相当于直流分量，公式：I_avg = D × I_out（D为占空比）

​​RMS电流​​：包含了直流分量和纹波分量，公式：I_rms = √[D×(I_out² + (ΔI_L²)/12)]

参考《开关电源宝典·降压电路(BUCK)的原理与应用》3.3章节“3.3 降压电路的电流参数”。

2.2 导通电阻(R)

MOSFET的​​Rds(on)​​随温度变化，数据手册标注值需留20%余量

选型误区：不要只看常温参数，关注125℃时的真实值；温度越高，导通阻值越大，修正后的导通电阻表达式是​​Rds(on)​​×(1+α×ΔT)