同步整流降壓轉(zhuǎn)換器是一種高效率的DC-DC轉(zhuǎn)換器,它利用低導(dǎo)通電阻的功率MOSFET代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二極管作為整流元件,以減少整流過(guò)程中的能量損耗。盡管同步整流技術(shù)可以顯著提高轉(zhuǎn)換效率,但在實(shí)際工作中仍存在一定的損耗。這些損耗主要包括以下幾個(gè)方面:
導(dǎo)通損耗: 導(dǎo)通損耗發(fā)生在功率MOSFET導(dǎo)通時(shí),電流通過(guò)其內(nèi)部的導(dǎo)通電阻產(chǎn)生的熱量。為了減小導(dǎo)通損耗,通常選擇具有低RDS(on)(漏源導(dǎo)通電阻)的MOSFET。導(dǎo)通損耗與電流的平方和MOSFET的導(dǎo)通電阻成正比。
開(kāi)關(guān)損耗開(kāi)關(guān)損耗發(fā)生在MOSFET的開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程中。在這兩個(gè)過(guò)程中,MOSFET兩端的電壓和通過(guò)它的電流有一個(gè)重疊期,導(dǎo)致能量損失。為了減少開(kāi)關(guān)損耗,可以采用具有快速開(kāi)關(guān)特性的MOSFET,并通過(guò)優(yōu)化柵極驅(qū)動(dòng)電路來(lái)加快開(kāi)關(guān)速度。
門(mén)驅(qū)動(dòng)損耗: 門(mén)驅(qū)動(dòng)損耗是指為MOSFET柵極充電和放電所消耗的能量。雖然這部分損耗相對(duì)較小,但在高頻操作下可能會(huì)變得顯著。為了減少門(mén)驅(qū)動(dòng)損耗,可以采用低柵電荷的MOSFET,并優(yōu)化柵極驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。
下圖為同步整流降壓轉(zhuǎn)換器的電路簡(jiǎn)圖以及發(fā)生損耗的位置。
PONH是高邊MOSFET導(dǎo)通時(shí)的導(dǎo)通電阻帶來(lái)的傳導(dǎo)損耗,也稱(chēng)為“導(dǎo)通損耗”。
PONL是低邊MOSFET導(dǎo)通時(shí)的導(dǎo)通電阻帶來(lái)的傳導(dǎo)損耗。
PSWH是MOSFET的開(kāi)關(guān)損耗。
總之,同步整流降壓轉(zhuǎn)換器的損耗涉及多個(gè)方面,通過(guò)仔細(xì)選擇器件、優(yōu)化設(shè)計(jì)和控制策略,可以顯著提高轉(zhuǎn)換器的效率,滿(mǎn)足現(xiàn)代電子設(shè)備對(duì)能效的嚴(yán)格要求。
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