没有散热器的 TO-220 能否在静止空气中耗散 1W？
或者，提出问题的另一种方式是：假设环境温度为 25C，我该如何计算我可以在 TO-220 封装的 MOSFET 上消耗的最大功率？如果有帮助，MOSFET 是FDP047N10。它将处理大约 12.5A 的连续电流（即无开关）。
我还想了解持续开启的 MOSFET 与以 100KHz（50% 占空比开启）开关的 MOSFET 的功耗差异。
最后一个问题：如果我并联两个 MOSFET 以减少每个 FET 的功耗，我能做些什么来确保（或增加概率）两者都将提供等量的功率？
这很简单：做数学。查看数据表。应该有一个热阻规格，告诉您每瓦芯片和环境空气之间会有多少摄氏度的差异。然后将其添加到最坏情况下的环境温度，并与最大允许的芯片温度进行比较。
对于大多数晶体管和 IC，TO-220 外壳在 1W 时会变热，但通常保持在工作范围内。在 1/2 WI 不会担心它。在 1W 时，我会检查数据表并进行计算，但可能没问题。
一个皱纹：数据表可能只会告诉你死壳热阻。然后，您必须添加从外壳到环境的热阻，这会更高。幸运的是，这主要是 TO-220 外壳的功能，而不是晶体管，所以你应该能够找到一个通用的数字。好的数据表可以为您提供两个热阻数据。
我之前没有关注数据表链接，但现在我看到您需要的所有内容都在其中详细说明。芯片到环境的热阻为 62.5 C/W，最高芯片工作温度为 175C。你说你的环境温度是25C。在 1W 时从那里向裸片添加上升会产生 88C。这比最高工作温度低 87C，所以答案很明确，是的，你的晶体管在 25C 的自由空气中以 1W 的功率可以正常工作。
回答你的第二个问题：
开关 MOSFET 将有两种类型的损耗；传导和开关。传导损耗是通常的 \$I_D^2 \times R_{DS(on)}\$ 损耗。如果您控制 MOSFET 以使其以 50% 的占空比导通，则传导损耗为直流（始终导通）损耗的 50%。
开关损耗包括控制栅极所需的能量以及器件从导通状态转换到关断状态时的损耗。当您打开 MOSFET 时，有一段时间 \$I_D\$ 开始流动，而 \$V_{DS}\$ 电压仍处于最大值。\$V_{DS}\$ 随着 MOSFET 通道饱和而下降。在此期间消耗的功率称为开启损耗。同样，在关断时，\$V_{DS}\$ 在 \$I_D\$ 开始下降之前有一段时间上升，这（毫不奇怪）称为关断损失。
当您谈论 100kHz 操作时，您必须考虑开启和关闭损耗。很可能您会看到比直流条件更少的功率，但您不会节省 50%。
回答你的第三个问题：
MOSFET \$R_{DS(on)}\$ 具有正温度系数 - 温度越高，\$R_{DS(on)}\$ 就越高。如果您将两个具有相似特性的 MOSFET（即来自同一制造商的相同部件号）并联连接，以相同方式驱动它们，并且在您的 PCB 布局中没有很大的不对称性，那么 MOSFET 确实可以很好地共享电流。始终确保每个 MOSFET 都有一个与每个栅极串联的独立电阻（绝不是没有电阻的并联栅极），因为直接连接在一起的栅极可能会奇怪地相互作用——即使是几欧姆也比没有好。
回答你的第一个问题：
让我们从功耗开始。数据表说 4.7m\$\Omega\$ 在 75A 时最大，在 12.5A 时会更少，所以这是一个安全值。那么 \$P = I_D^2 \times R_{DS(ON)} = 12.5^2 \times 4.7m\Omega = 735mW\$。增加一些额外的安全性，1W 是一个很好的价值。
一个部分可以消散什么取决于
（第一个因素是“能量”，而不是“功率”，因为它是导致温度升高的能量。但在我们的计算中，我们假设稳定状态，并且可以将所有内容除以时间，以便我们可以使用功率而不是能量。）
我们知道功率，即 1W。能量消耗的难易程度以热阻（K/W）表示。该热阻是您通常（应该）在数据表中找到的几种不同热阻的总和：结到外壳电阻和外壳到环境电阻。前者非常低，因为传热是通过传导进行的，而后者的值要高得多，因为这里的传热是通过对流进行的. 就像 Olin 所说的那样，后者是案例类型 (TO-220) 的属性，所以也许我们不会在数据表中找到它。但我们很幸运，数据表为我们提供了结到环境的总热阻：62.5 K/W。这意味着在 1W 功耗下，结温将比环境高 62.5 K（或°C）。如果外壳中的温度为 25°C（相当低！），那么结温将为 87.5°C。这远低于通常被认为是硅的最高温度的 125°C，因此我们是安全的。外壳温度将与结几乎相同，因此 MOSFET 会很热，太热而无法触摸。
注意：此网页列出了不同封装的外壳到环境热阻。
作为对其他答案的补充，这是一个等效电路，您应该能够使用它来确定您的组件是否可以处理耗散功率，无论是 TO-220 还是任何其他封装，无论是否带有散热器。
如果在求解结温（“电压”）时电压源困扰您，您可以将其移除并计算相对于环境温度的温度升高（GND 现在是环境温度/电势）。
通常，“case”表示标签，如果有一个（实际情况除外），但否则你应该能够相应地调整等效电路 - 只需将电阻器视为热量的路径，你就会得到一个元件的温度从它的电压。
对于稳定状态，假设热电容器被移除（完全“充电”/加热）。例如，没有散热器：
$$T_1=T_0+(R_1+R_2)P=30+62.5*1=92.5°C<\frac{150°C}{1.5}$$
当耗散功率与热时间常数相比快速切换时，您通常必须将制造商可能给出的比电容（经验法则是 3 (Ws)/(K.kg)）乘以相关质量以获得容量，并处理通常的 RC 费用。
请注意，如果空气不循环和/或如果它是封闭的，则组件周围的环境温度可能远高于您周围的环境温度。出于这个原因，并且因为所有的值通常都不是很准确，所以对 T0 至关重要，并且在 T1 上至少取一个安全系数或 1.5（如上）或最好为 2。
最后，您可能需要考虑查看组件数据表上的 VS 结温图，并将最高温度更改为较低的温度，因为正常的温度可能会破坏您的电路性能。特别是，温度循环会缩短组件的使用寿命——经验法则是每增加 10°C，使用寿命减半。
