钱晓东 张翠云

摘  要：介绍了一种PMOSFET耗散功率的理论估算方法，采用前级推挽式逆变器为实验平台，完成热阻实验验证。结果表明，该估算方法与实际测试结果接近，为设计散热片提供了理论依据，加快了产品开发进度，具有较好的实际应用价值。

关键词：PMOSFET;耗散功率;推挽;热阻;散热片

中图分类号：TM46 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）24-0023-03

Abstract： A theoretical evaluation method of power dissipation for PMOSFET is introduced， and an experimental verification of thermal resistance is completed by using the front-stage push-pull inverter as the experimental platform. The end results show that the theoretical evaluation method is approximate to result of the experimental verification. This method provides a theoretical basis for designing heat sinks and can also speed up product development which has a better application value.

Keywords： PMOSFET; power dissipation; push-pull; thermal resistance; heat sink

1 概述

PMOSFET内部含有许多PN结，PN结的性能与温度密切相关，且存在最高允许结温。实际应用时，PMOSFET存在损耗将导致器件发热，若热量不及时散发出去，内部PN结温度将会升高，甚至会超过最高允许温度，最终导致器件损坏[1]。因此，为了使PMOSFET能正常工作，必须对其设计合适的散热片，以降低其内部PN结温度。随着对产品的要求越来越高，如功率增大、体积和重量缩小、成本减小等，散热片的设计显得尤为重要。依靠经验设计散热片的弊端也越来越突出，甚至会影响产品开发进度。因此，為了设计合适的散热片，需要尽可能准确地知道PMOSFET的耗散功率，以便利用热阻的概念来设计与其相匹配的散热片[2]。本文提出一种PMOSFET耗散功率的估算方法，并介绍了热阻实验原理，最后以前级推挽式逆变器为实验平台，对PMOSFET的耗散功率进行了实测验证。

2 PMOSFET耗散功率的估算

PMOSFET作为常用的电力电子器件，应用范围非常广泛，下面以典型的推挽电路（如图1所示）为例，介绍PMOSFET耗散功率的估算方法。

4 实例验证

以前级推挽式逆变器为实验平台，进行PMOSFET耗散功率实例验证，整机电路拓扑如图4所示。并取与试验平台所用管子和散热片相同的试验对象用于Q的计算，试验过程中还用到温升线、温升记录仪、直流源、电压探棒、电流探棒、示波器、万用表、交流负载箱等。

以12V电压输入等级进行试验，负载量调整至额定负载量的105%且长期运行，并使输入电压调至8V（输入电压越小，电流越大，损耗亦越大）。温升记录仪实时记录管子壳温以及机箱内环境温度，并多次测量取其平均值。

实际测得PMOSFET的热阻大约为9.9，管子壳温大约为82.8℃，机箱内环境温度大约为30.6℃，于是可得实测管子耗散功率约为5.3W，而通过估算得到的管子耗散功率大约为6.6W。实际测到与估算得出的结果虽有差异，但是相差不大，基本可以认为该估算方法有效，能够为PMOSFET耗散功率的估算以及后续散热片的设计提供较为可靠的依据。

5 结束语

本文介绍了PMOSFET耗散功率的估算方法以及根据热阻实验原理进行耗散功率的测试方法，最后以前级推挽式逆变器为实验平台，进行了实际测试，最终得出该估算方法相比实际验证结果虽有差异，但是基本满足要求，能够为散热片的设计提供依据，且有助于加快产品开发进度，有助于提高产品开发成功率，具有较好的实际应用价值。后续需要继续完善理论计算方法，提高精确度。

参考文献：

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