MOSFET 结温计算：12V 转 5V 同步 Buck 上管损耗 0.97W，TO-220 裸奔 115℃ 超线

场景：同步 Buck 两颗 TO-220，哪颗先烫

一块 12V 转 5V/10A 的同步整流 Buck 电源板，开关频率 300kHz，上下管都是 R_ds(on)=4mΩ（25℃ 标称）的 TO-220 MOSFET。Layout 时有人图省事想省掉散热片：「4 毫欧的管子，10A 才 0.4W，烫不到哪去」。样机老化两小时，上管附近测温 90℃+。「才 0.4W」错在两个地方，逐笔算。

第一笔错：Rds(on) 不是 25℃ 的数

硅 MOSFET 的导通电阻随结温上升，T_j=100℃ 时约为 25℃ 标称值的 1.4~1.6 倍，按 1.5 倍取：热态 R_ds(on)≈6mΩ。上管占空比 D=5/12≈0.417，导通损耗：

第二笔错：上管的大头是开关损耗，不是导通

上管每个开关周期经历一次完整的电压电流交叠，开关损耗：

（tr+tf 按样本合计 40ns 计。）0.72W 是导通损耗的将近 3 倍——开关管的发热大头在「切换过程」，不在「导通状态」，这就是「4 毫欧 0.4W」直觉错得离谱的原因。上管合计：

下管的账不一样：占空比 1−D≈0.583，导通损耗 0.35W；同步管近似零压开关，开关损耗忽略，但死区时间电流走体二极管，死区损耗：

下管合计约 0.48W。上管损耗是下管的 2 倍——同步 Buck 里先发烫的永远是上管。

热阻链：裸奔结温直接超线

TO-220 不加散热片时结到环境的热阻 R_θJA≈62K/W（样本典型值）。机箱内环境温度按 55℃ 计，上管：

器件最高结温 150℃ 看着没超，但工程降额口径通常卡 110~125℃——115℃ 已经贴线，环境温度再涨或灰尘堵住风道就出事，老化测温 90℃+（壳温）与此吻合。下管：

整改：上管加一片 10K/W 散热片

加散热片后热阻链变成三段串联：结到壳 R_θJC≈1.5K/W、导热垫片接触热阻≈0.5K/W、散热片到环境 10K/W，合计约 12K/W：

67℃ 对 110℃ 降额线，裕量充足。整改只动上管——下管 85℃ 本就合格，散热片加在哪颗管子上，由损耗分解决定，不是两颗一起加。

实操提醒

①R_ds(on) 一定要按热态取值，25℃ 标称乘 1.4~1.6（查样本归一化曲线更准），低温算损耗、高温算结温会陷入互相低估；②开关损耗正比于频率和 (tr+tf)，频率翻倍损耗翻倍——选高频方案前先确认管子的开关速度扛不扛得住；③R_θJA 的样本值对应规定尺寸的铺铜/焊盘条件，实际板子铺铜小、风道差，裸奔热阻比样本更差，留足余量；④多管并联散热片时各管损耗要单独算，并联均流不理想时最热那颗管子的结温才是设计约束。

小结

MOSFET 热账三步：损耗分导通/开关/死区逐笔算、热态 R_ds(on)、热阻链加总乘损耗对降额线。本文数字与工程师平台的结温计算同一口径（损耗与各级热阻直接出结温与裕量）；Buck 电感与占空比设计可接DC-DC 变换器计算。开关时间与热阻取自 TO-220 器件样本典型口径，具体型号以样本曲线为准。