开关电源MOSFET交越损耗分析.docxVIP

?首页 | 个人信息中心 | 退出? 田园 ?[2011年10月20日] 业界新闻产品新知技术文库应用实例论坛深度报道基础知识库在线研讨会?整流/滤波?线性转换与控制?开关转换与控制?驱动/输出?数字电源设计?电源系统测试? Qg和Ron可以再降低一点吗？? 高精度的温度传感电路设计? 出货辆仅达400辆，电动车为何离我们如此“遥远”？? DIY：基于锂电池充电器的设计与制作??? Qg和Ron可以再降低一点吗？? 高精度的温度传感电路设计? 出货辆仅达400辆，电动车为何离我们如此“遥远”？? DIY：基于锂电池充电器的设计与制作??? Qg和Ron可以再降低一点吗？? 高精度的温度传感电路设计? 出货辆仅达400辆，电动车为何离我们如此“遥远”？? DIY：基于锂电池充电器的设计与制作Top of FormBottom of Form高级有哪些信誉好的足球投注网站?电源系统 技术文库 整流/滤波 正文?整流/滤波??同步升压转换器设计中MOSFET的选择策略上网日期: 2006年11月29日评论[ 0 ]? ?打印版 ?发送查询订阅关键字：电源管理? 转换器? DC-DC转换器? MOSFET? 开关损耗? 作者：Alan Elbanhawy，飞兆半导体公司在个人计算机应用领域，随着为核心DC-DC转换器开发的同步升压转换器的开关频率向着1MHz-2MHz范围转移，MOSFET的损耗进一步增加。鉴于大多数CPU需要更大的电流和更低的电压，这种问题被复杂化了。如果你考虑其它支配损耗机制的参数，如电源输入电压和门极电压，我们就要处理更为复杂的现象。但是，这并不是问题的全部，我们还会遇到可能造成损耗极大恶化并降低电源转换效率(ξ)的二次效应。这些二次效应包括击穿损耗和因像电容和电感等效串联电阻(ESR)、电路板电阻及电感、MOSFET封装寄生电感所这样的寄生电阻引起的损耗。其它二次损耗机制是MOSFET的电极电容之间的充电和放电，包括门极-源极间电容(Cgs)、米勒门极漏极电容(Cgd)和漏极-源极间电容(Cgs)。随着频率越来越高，因体二极管反向恢复造成的损耗会更为显著，必须加以考虑。现在，很显然选择同步升压转换器的MOSFET不再是一项微不足道的练习，它需要可靠的方法来选择最佳的组合，并结合对上述所有问题的深入理解。本文将详细地讨论所有这些效应并将向您演示如何作出这种选择。传导损耗：由于电流流过MOSFET的Rdson会产生器件的电阻损耗，图1所示的MOSFET的损耗M1和M2可以由下列两个方程来计算：其中：PCHS =高侧(HS) MOSFET传导损耗；PCLS=低侧(LS) MOSFET传导损耗；Δ =占空周期 ≈ Vout/ VinIload = 负载电流Rdson = MOSFET开电阻Vin = 电源输入电压Vout =输出电压因为 Δ and Iload由应用来决定，Rdson必须选择为尽可能地小。图1：简化的同步升压转换器显示了MOSFET的寄生电感。动态损耗：动态损耗是由HS和LS MOSFET开关造成的损耗，这些损耗可以通过下列两个方程来计算：其中: PDHS = HS MOSFET动态损耗；PDLS = LS MOSFET动态损耗；tr = 上升时间；tf = 下降时间；fs = DC-DC 转换器开关频率；Vd = 体二极管开电压；其它参数与上述参数一致。显然，我们需要把MOSFET的上升和下降时间最小化。这两个参数取决于于米勒电容，它通常由门极-漏极间电荷(Qgd)来表示，其中，Qgd越低，就会导致MOSFET的开关速度越快。LS MOSFET中的开关损耗与传导损耗相比宁可忽略不计，因为Vin为12V而Vd大约为1V。在这种情形下，对HS MOSFET我们必须选择具有尽可能最低的Qgd。通过隔离Rdson做不到这一点，因为它们每一个都取决于裸片的面积。大多MOSFET制造商设计MOSFET器件时满足了HS或LS MOSFET的要求，但是，实际上打击了开关速度和MOSFET开电阻之间的折衷要求，即Qgd和低的Rdson。图2：HS MOSFET功率损耗，Z轴是X轴电流和Y轴开关频率的函数。图2所示为HS MOSFET的功率损耗。显然，大电流和高频率的组合会快速导致高损耗。对MOSFET的正确选择是从根本上关注整体的高电源转换效率(ζ)和高可靠性。反向恢复损耗另外一种损耗机制是因为体二极管恢复造成的损耗。这是由于HS MOSFET使“打开”状态进入体二极管所致。体二极管要无限长时间才能关闭，在这段时间HS MOSFET就会出现损耗。反向恢复损耗可以由下列方程计算：其中：Qrr=反向恢复电荷。此外，这种损耗机制依赖于开关频率fs，因为它是某种形式的开关损耗。尽管反向恢复因LS MOSFET体二极管所致，损耗却发生在HS M