BUCK功率参数合集(7)：MOSFET导通损耗(有效值)公式推导方法2付费

——基于TON导通时间内的有效电流 $I_{SW-H,RMS,TON}$ 计算导通功率损耗有效值

开关管的导通损耗是吞噬转换效率的“隐形黑洞”——它不仅是数学公式的堆砌，更是工程师与物理定律的博弈！师夷长技，才能制夷。此文将基于MOSFET有效电流计算推导其功率损耗有效值表达式（推导方法2）。

1、高边 MOSFET 导通功率损耗计算

(1) 高边 MOSFET 在 TON 时间内的有效电流

参考《开关电源宝典·降压电路(BUCK)的原理与应用》3.3.8章节，高边开关管在TON阶段的有效电流公式(3.257)：

$$ I_{SW-H,RMS,TON} = \sqrt{I_{OUT}^2 + \frac{\Delta I_L^2}{12}} \tag{3.257} $$

其中，I_OUT 是输出电流的平均值，∆I_L 是电感电流的纹波幅度。

(2) 高边MOSFET在TON时间内的导通功率损耗有效值

基于公式(3.257)，使用 $I_{RMS}^2 \times R_{DS(ON)}$ 计算MOSFET在TON导通时间内的导通功率损耗有效值：

$$ P_{SW-H,RMS,TON} = \left( I_{OUT}^2 + \frac{\Delta I_L^2}{12} \right) \times R_{DS(ON)-H} \tag{3.341} $$

导通电阻是MOSFET的“原罪”，而电流的有效值则是它无法逃避的审判。

(3) 高边MOSFET在TON时间内的导通能量损耗有效值

进而，MOSFET在TON导通时间内的导通能量损耗有效值，如下所示：

$$ E_{SW-H,RMS,TON} = \left( I_{OUT}^2 + \frac{\Delta I_L^2}{12} \right) \times R_{DS(ON)-H} \times T_{ON} \tag{3.342} $$

功率与时间的乘积就是能量损耗，也是工程师逆天改命的战场。

(4) 将TON导通能量损耗对整个TSW开关周期平均

所以，MOSFET在TSW开关周期内的导通功率损耗有效值，如下所示：

$$ \begin{aligned} P_{SW-H,RMS,TSW} &= \left( I_{OUT}^2 + \frac{\Delta I_L^2}{12} \right) \times R_{DS(ON)-H} \times T_{ON}/T_{SW} \\ &= \left( I_{OUT}^2 + \frac{\Delta I_L^2}{12} \right) \times R_{DS(ON)-H} \times D \tag{3.343} \end{aligned} $$