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时间:2021/10/26 阅读:1836 关键词:MOS场效应管
要选择最优的MOS场效应管来实现同步整流,必须充分理解MOSFET的功耗产生机制。
首先,必须区分开随负载而变化的导通损耗与基本保持不变的开关损耗。
导通损耗取决于:MOS场效应管的RDS(on)和内部体二极管的正向电压VSD。随着输出电流的提高,导通损耗(RDS(on)损耗)也会相应地增加。
为确保两个SR MOSFET之间互锁,以避免出现直通电流,必须实现一定的死区时间。因此,在开启一次侧之前,必须关断相应的MOSFET。
由于该MOSFET正在导通全部续流电流,因此,这些电流将不得不从MOSFET沟道转而流向内部的体二极管,并由此产生额外的体二极管损耗。
体二极管的导通时间很短,仅为50 ns至100 ns左右,因而,当输出电压比体二极管的正向电压高得多时,这些损耗可以忽略不计。
取决于电源转换器的开关频率和输出负载,开关损耗对MOSFET的总功耗有很大影响。
MOS场效应管开启时,必须对栅极进行充电,以产生栅极电荷Qg。
MOS场效应管关断时,则必须将栅极中的电荷放电至源极,这就意味着Qg将消散在栅极电阻和栅极驱动器中。
对于特定MOSFET技术,栅极驱动损耗会随着RDS(on)的降低而增加,因为硅片越大Qg就越多,在总开关损耗中占很大比例的另一种损耗与MOS场效应管的输出电容Coss和反向恢复电荷Qrr有关。
MOS场效应管关断时,必须将Qrr移走,并且必须将输出电容充电至次级变压器电压。这个过程会导致反向电流峰值,该电流将耦合到交换环路的电感中。因此,这些电量将被转移至MOSFET的输出电容,加上之前存储的电量,将由此产生电压尖峰。
这些电量将触发LC振荡电路,LC振荡电路的性能取决于印刷电路板的感应系数和MOSFET的输出电容Coss。
LC电路的寄生串联电阻将减弱振荡。由于这种在关断过程中产生的感应电量直接取决于MOSFET Coss(相应地,当输出电容被充电至次级变压器电压时,则为输出电荷Qoss),因此,总Coss决定了容性关断损耗。
对于栅极电荷也是如此,Qoss会随着RDS(on)的降低而增加。因此,总是能找到可以实现最高效率的导通损耗与开关损耗之间的平衡点。