直流/直流轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)表：系統(tǒng)損耗揭秘

在本文中，我將討論直流/直流穩(wěn)壓器部件的開關(guān)損耗，從第1部分中的圖3（此處為圖1）開始：VDS和ID曲線隨時間變化的圖像。

圖1：開關(guān)損耗

讓我們先來看看在集成高側(cè)MOSFET中的開關(guān)損耗。在每個開關(guān)周期開始時，驅(qū)動器開始向集成MOSFET的柵極供應(yīng)電流。從第1部分，您了解到MOSFET在其終端具有寄生電容。在首個時段（圖1中的t1），源極電壓（VGS）正接近MOSFET的閾值電壓，VTH和漏電流為零。因此，在此期間的功率損耗為零。在t2時段，MOSFET的寄生輸入電容（CISS）開始充電，而漏極電流開始流經(jīng)MOSFET，呈線性增加。對降壓拓撲結(jié)構(gòu)來講，該電流是負載電流，而漏源電壓（VDS）是輸入電壓（VIN）。因此，在第二個時段（t2），功率損耗可通過等式1表示：

MOSFET的輸入寄生電容沖完電后，負載電流流經(jīng)MOSFET，而VDS開始下降。這一時間也被稱為“米勒時刻”，因為這一時間主要是為密勒電容（CGD）充電。在米勒時刻期間，漏極電流在IOUT端是恒定的，而VDS從VIN開始下降。在這段時間內(nèi)的功率損耗通過等式2表示：

在等式3中加上總開關(guān)損耗的結(jié)果：

注意，在圖1中，t2比第三個時段（t3）短得多。因此，在這些等式中，你可以估算在t3時段中的損耗。在一個時段這些有限的過渡時間會出現(xiàn)兩次：MOSFET導(dǎo)通（為寄生電容充電）時出現(xiàn)一次，而當它關(guān)閉（為寄生電容放電）時出現(xiàn)一次。因此，在這兩種情況下估算時間t3作為MOSFET的上升和下降時間，您可使用等式4估算開關(guān)損耗：

開關(guān)損耗取決于頻率和輸入電壓。因此，輸入電壓和開關(guān)頻率較高時，總效率相對降低。在輕負載時，LM2673非同步降壓穩(wěn)壓器進入非連續(xù)導(dǎo)通模式。在此模式下，該設(shè)備仍保持開關(guān)頻率。在每一個周期，功率仍在集成電路（IC）內(nèi)部消散。因此，即使導(dǎo)通損耗在輕負載時并非一個因素，但由于一直存在開關(guān)損耗，設(shè)備的效率會受到影響。并且由于傳遞到輸出的平均功率很低，因此該裝置的總效率也會較低。

SIMPLE SWITCHER?系列新型穩(wěn)壓器現(xiàn)配備脈沖頻率調(diào)制（PFM）技術(shù)，在負載降低時，其會降低開關(guān)頻率。這樣可以使穩(wěn)壓器保持高效率，直到負載降低極低的程度或無負載。

由于LM2673屬于非同步設(shè)備，它具有一個在MOSFET關(guān)斷時被正向偏置的箝位二極管。非零渡越時間的原則也同樣適用于該箝位二極管。但二極管的電壓擺動剛從接地擺向二極管的正向電壓降（VF），此時在二極管中的開關(guān)損耗可忽略不計。您也可以忽略電感磁心的開關(guān)損耗，因為如LM2673的SIMPLE SWITCHER穩(wěn)壓器的開關(guān)頻率相對較低，僅為250 kHz。

審核編輯：郭婷