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DC/DC

损耗探讨

同步整流降压转换器死区时间的损耗

上一篇文章中介绍了同步整流降压转换器的开关节点产生的开关损耗。本文将探讨开关节产生的死区时间损耗。

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死区时间损耗

死区时间损耗是指在死区时间中因低边开关(MOSFET)体二极管的正向电压和负载电流而产生的损耗。在这里使用Pdead_time这个符号来表示。

同步整流方式是高边开关和低边开关交替ON/OFF。理想的开关状态是两边的开关不会同时ON或同时OFF。然而在实际运行过程中这种理想状态是很难的,而且,为了安全运行还特意设置了两边开关同时OFF的期间。将这个期间称为“死区时间”。这里提到“为了安全运行”是因为如果两边的开关同时ON的话,通常会有被称为“直通电流”、“Shoot Through”、“Flow-through Current”等的电流通过高边开关和低边开关从VIN流向GND。很容易想象,这与VIN和GND短路的状态几乎相同,大电流流过,开关MOSFET可能损坏。为了避免这种情况,会在同步整流式DC/DC转换器IC中配置一种控制电路,使两边的开关不同时导通(ON),即两边先关断(OFF)之后相应的开关导通。

下面再回到死区时间的话题。在死区时间内,两边的开关是OFF的,所以无论从哪边开关到输出端应该都不会有电流流过。然而,实际的开关是MOSFET,MOSFET中有被称为“体二极管”的寄生二极管。下图中连接在MOSFET漏源极之间的二极管就是体二极管。

两边的开关为OFF状态时,低边MOSFET的体二极管相对于负载电流是正向的,电流通过这个体二极管流向负载。该损耗=Pdead_time可利用下列公式计算出来。

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从公式中可以看出,无论哪项越小损耗都会越少。IC的死区时间控制是设置为确保安全、损耗最小的时间。

下一篇文章将介绍IC的控制电路损耗。

关键要点:

・死区时间损耗是指在死区时间中因低边开关(MOSFET)体二极管的正向电压和负载电流而产生的损耗。

・死区时间是为了防止同步开关的直通电流而专门设置的。