同步整流開(kāi)關(guān)的功率MOSFET關(guān)鍵特性有哪些

     高性能轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中的同步整流對(duì)于低電壓、高電流應(yīng)用（比如服務(wù)器和電信電源）至關(guān)重要，這是因?yàn)檫^(guò)將肖特 基二極管整流替換為同步整流 MOSFET 能夠顯著提高效率和 功率密度。同步整流 MOSFET 的很多關(guān)鍵參數(shù)甚至器件和印 制電路板的寄生元件都會(huì)直接影響同步整流的系統(tǒng)效率。
同步整流 MOSFET 的主要要求為：

同步整流中的功率損耗
(1)導(dǎo)通損耗

二極管整流器的導(dǎo)通損耗占了電源總功耗的很大一部

圖1  75 V MOSFET 和 600 V MOSFET 中 RDS(ON)的相對(duì)比例    

圖2 不同輸出負(fù)載條件下，損耗比[驅(qū)動(dòng)損耗/導(dǎo)通損耗]的比較

圖3  90 W 同步整流中體二極管傳導(dǎo)損耗比較

圖4  不同軟化程度下的反向恢復(fù)波形
柵極驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)損耗與 QG有關(guān)。這些損耗在高電 壓、高功率應(yīng)用中通常會(huì)被忽略。在低電壓應(yīng)用中，由于低 壓開(kāi)關(guān)與高壓開(kāi)關(guān)相比，傳導(dǎo)損耗非常小，因此驅(qū)動(dòng)損耗可 占總功率損耗的很大一部分。在輕載條件下，導(dǎo)通損耗極 小，而驅(qū)動(dòng)損耗則更為重要。隨著引入新的效率指南，比如 電腦節(jié)能拯救氣候行動(dòng)計(jì)劃，驅(qū)動(dòng)損耗對(duì)輕載效率變得至關(guān) 重要。驅(qū)動(dòng)損耗可以通過(guò)以下方程式(2)獲得：

(a)100 V/4.5 mΩ 屏蔽柵極溝道     MOSFET，F(xiàn)DP045N10A
圖5   反向恢復(fù)特性下的電壓尖峰比較

圖6   同步整流中，帶有內(nèi)外部寄生元件的功率 MOSFET

最大限度地減少不必要電壓尖峰的通用方法包括采用短而薄的電路板布局并最小化電流回路。然而，由于尺寸 和成本限制，采用所有這些方法并不容易。有時(shí)，設(shè)計(jì)人 員需要考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)，比如散熱和風(fēng)扇，有時(shí)因成本限制 不得不使用單面印制電路板。緩沖器可作為一種可行的替 代方案，用來(lái)在最大額定漏極-源極電壓范圍內(nèi)管理電壓尖 峰。在這種情況下，額外的功耗是無(wú)法避免的。此外，輕 負(fù)載下緩沖器本身產(chǎn)生的功耗也不可忽視。除了電路板參 數(shù)之外，器件的特性也對(duì)電壓尖峰電平有影響。在同步整 流中，一個(gè)主要的器件參數(shù)是反向恢復(fù)期間的體二極管軟 度系數(shù)。圖4顯示額定值的兩個(gè)不同器件的反向恢復(fù)波形。 在反向恢復(fù)電流波形中，從零點(diǎn)到峰值反向電流的時(shí)間稱為