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    探討功率開關各部位傳導損耗計算方法

    鉅大LARGE  |  點擊量:1360次  |  2020年05月03日  

    從本文開始將探討各部位的損耗計算方法。本文介紹功率開關–輸出端MOSFET的傳導損耗。


    pONH:高邊MOSFET導通時的導通電阻帶來的傳導損耗


    pONL:低邊MOSFET導通時的導通電阻帶來的傳導損耗


    pSWH:開關損耗


    pdead_time:死區時間損耗


    pIC:IC自身功率損耗


    pGATE:柵極電荷損耗


    pCOIL:電感的DCR帶來的傳導損耗


    輸出端MOSFET的傳導損耗


    輸出端MOSFET的傳導損耗是高邊和低邊MOSFET導通時的導通電阻(RDS(ON))帶來的,也稱為“導通損耗”。在這里使用以下符號來表示。


    ONH:高邊MOSFET導通時的導通電阻帶來的傳導損耗


    ONL:低邊MOSFET導通時的導通電阻帶來的傳導損耗


    導通電阻是表示MOSFET特性的重要參數之一,并且MOSFET一定存在導通電阻。因此顯而易見,具有電阻的導體中會有電流流過,而這部分會產生損耗。


    下面來求MOSFET的傳導損耗。下面電路圖中的IONH(紅色)表示高邊MOSFET導通時的電流。IONL(藍色)為低邊MOSFET導通時的電流。波形圖中的LX是開關節點的電壓波形,IONH和IONL是伴隨著開關的各電流波形,IL是電感電流,這是一個標準型示例。


    在同步整流中,高邊開關導通時低邊開關會關斷,低邊導通時高邊會關斷。開關節點波形的紅色部分表示流過IONH,藍色部分表示流過IONL。也就是說,這期間流過MOSFET的電流和MOSFET的導通電阻帶來的功率損耗成為各自的傳導損耗。以下為計算公式示例。


    可以看出,結果是根據歐姆定律,I2、R乘以導通期間后的值。電流模型使用了平均電流Io。


    順便提一下,在二極管整流(非同步整流)的情況下,同步整流的低邊MOSFET僅成為二極管,因此可以用同樣的思路來求損耗。二極管中沒有“導通電阻”這個參數,因此根據正向電壓Vf計算。在這里由于電壓(Vf)是已知的,因此可以通過V、I來計算。另外,當開關為雙極晶體管時,也可以按照和二極管相同的思路根據VCE來計算。


    在實際的計算中重要的是:導通電阻的值根據Io值中的導通電阻來計算。一般情況下在MOSFET的技術規格書中會給出導通電阻RDS(ON)和IDS的曲線圖,可以利用這些數據。二極管的Vf和雙極晶體管的VCE也同樣可以使用技術規格書中給出的數據。


    關鍵要點:


    ?同步整流降壓轉換器MOSFET的傳導損耗根據導通電阻和導通時的電流及導通期間來計算。


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