DC/DC評(píng)估篇損耗探討-同步整流降壓轉(zhuǎn)換器死區(qū)時(shí)間的損耗

上一篇文章中介紹了同步整流降壓轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)損耗。本文將探討開(kāi)關(guān)節(jié)產(chǎn)生的死區(qū)時(shí)間損耗。

死區(qū)時(shí)間損耗

死區(qū)時(shí)間損耗是指在死區(qū)時(shí)間中因低邊開(kāi)關(guān)（MOSFET）體二極管的正向電壓和負(fù)載電流而產(chǎn)生的損耗。在這里使用Pdead_time這個(gè)符號(hào)來(lái)表示。

同步整流方式是高邊開(kāi)關(guān)和低邊開(kāi)關(guān)交替ON/OFF。理想的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是兩邊的開(kāi)關(guān)不會(huì)同時(shí)ON或同時(shí)OFF。然而在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中這種理想狀態(tài)是很難的，而且，為了安全運(yùn)行還特意設(shè)置了兩邊開(kāi)關(guān)同時(shí)OFF的期間。將這個(gè)期間稱(chēng)為“死區(qū)時(shí)間”。這里提到“為了安全運(yùn)行”是因?yàn)槿绻麅蛇叺拈_(kāi)關(guān)同時(shí)ON的話(huà)，通常會(huì)有被稱(chēng)為“直通電流”、“Shoot Through”、“Flow-through Current”等的電流通過(guò)高邊開(kāi)關(guān)和低邊開(kāi)關(guān)從VIN流向GND。很容易想象，這與VIN和GND短路的狀態(tài)幾乎相同，大電流流過(guò)，開(kāi)關(guān)MOSFET可能損壞。為了避免這種情況，會(huì)在同步整流式DC/DC轉(zhuǎn)換器IC中配置一種控制電路，使兩邊的開(kāi)關(guān)不同時(shí)導(dǎo)通（ON），即兩邊先關(guān)斷（OFF）之后相應(yīng)的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。

下面再回到死區(qū)時(shí)間的話(huà)題。在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，兩邊的開(kāi)關(guān)是OFF的，所以無(wú)論從哪邊開(kāi)關(guān)到輸出端應(yīng)該都不會(huì)有電流流過(guò)。然而，實(shí)際的開(kāi)關(guān)是MOSFET，MOSFET中有被稱(chēng)為“體二極管”的寄生二極管。下圖中連接在MOSFET漏源極之間的二極管就是體二極管。

兩邊的開(kāi)關(guān)為OFF狀態(tài)時(shí)，低邊MOSFET的體二極管相對(duì)于負(fù)載電流是正向的，電流通過(guò)這個(gè)體二極管流向負(fù)載。該損耗＝Pdead_time可利用下列公式計(jì)算出來(lái)。

從公式中可以看出，無(wú)論哪項(xiàng)越小損耗都會(huì)越少。IC的死區(qū)時(shí)間控制是設(shè)置為確保安全、損耗最小的時(shí)間。

下一篇文章將介紹IC的控制電路損耗。

審核編輯：湯梓紅