DC/DC評估篇損耗探討-同步整流降壓轉(zhuǎn)換器的傳導(dǎo)損耗

在上一篇文章中，我們了解了同步整流降壓轉(zhuǎn)換器的損耗發(fā)生位置，并介紹了轉(zhuǎn)換器整體的損耗是各部位的損耗之和。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(guān)–輸出端MOSFET的傳導(dǎo)損耗。

PONH：高邊MOSFET導(dǎo)通時的導(dǎo)通電阻帶來的傳導(dǎo)損耗

PONL：低邊MOSFET導(dǎo)通時的導(dǎo)通電阻帶來的傳導(dǎo)損耗

PSWH：開關(guān)損耗

Pdead_time：死區(qū)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(dǎo)損耗

輸出端MOSFET的傳導(dǎo)損耗

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

PONH：高邊MOSFET導(dǎo)通時的導(dǎo)通電阻帶來的傳導(dǎo)損耗
PONL：低邊MOSFET導(dǎo)通時的導(dǎo)通電阻帶來的傳導(dǎo)損耗

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

下面來求MOSFET的傳導(dǎo)損耗。下面電路圖中的IONH（紅色）表示高邊MOSFET導(dǎo)通時的電流。IONL（藍色）為低邊MOSFET導(dǎo)通時的電流。波形圖中的LX是開關(guān)節(jié)點的電壓波形，IONH和IONL是伴隨著開關(guān)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(guān)導(dǎo)通時低邊開關(guān)會關(guān)斷，低邊導(dǎo)通時高邊會關(guān)斷。開關(guān)節(jié)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(dǎo)通電阻帶來的功率損耗成為各自的傳導(dǎo)損耗。以下為計算公式示例。

可以看出，結(jié)果是根據(jù)歐姆定律，I2、R乘以導(dǎo)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(dǎo)通電阻”這個參數(shù)，因此根據(jù)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(guān)為雙極晶體管時，也可以按照和二極管相同的思路根據(jù)VCE來計算。

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

下一篇文章中將探討開關(guān)損耗。