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2019.05.23 DC/DC

同步整流降壓轉換器的損耗

損耗探討

本文開始探討同步整流降壓轉換器的損耗。首先,我們來看一下同步整流降壓轉換器發生損耗的部位。然後,會對各部位的損耗進行探討。

同步整流降壓轉換器的損耗發生部位

下面是同步整流降壓轉換器的電路簡圖以及發生損耗的位置。關於發生位置,用紅色簡稱來表示。

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PONH是高側MOSFET導通時的導通電阻帶來的傳導損耗,也稱為“導通損耗”。

PONL是低側MOSFET導通時的導通電阻帶來的傳導損耗。

PSWH是MOSFET的開關損耗。

Pdead_time是死區時間損耗。當高側和低側MOSFET同時導通時,VIN和GND處於接近短路的狀態,並流過稱為“直通電流”等的過電流。為了避免這種情況,幾乎所有的控制IC在高側和低側的導通/關斷開關時,都會設有兩者都關斷的一點點時間,這就是“死區時間”。為了安全起見是需要死區時間的,但會成為損耗。

PIC是電源用IC(在這裡為功率電晶體外接同步整流降壓轉換器用控制IC)的電源電流。基本上是IC本身消耗的電流,是自身消耗電流。

PGATE是外接MOSFET的閘極電荷損耗。原則上MOSFET的閘極是不流過電流的,但需要用來驅動閘極電容的電荷,這會成為損耗。需要同時考慮高側和低側。

PCOIL是輸出電感的DCR、直流電阻帶來的傳導損耗。

將這些損耗全部加在一起就是同步整流降壓轉換器的損耗。

損耗合計P=PONH+PONL+PSWH+Pdead_time+PIC+PGATE+PCOIL

  PONH:高側MOSFET導通時的導通電阻帶來的傳導損耗
  PONL:低側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:閘極電荷損耗
  PCOIL:電感的DCR帶來的傳導損耗

在下一篇文章中將單獨探討每個損耗。

重點:

・同步整流降壓轉換器的損耗是各部位損耗之和。

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