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

圖1:開(kāi)關(guān)損耗
讓我們先來(lái)看看在集成高側(cè)MOSFET中的開(kāi)關(guān)損耗。在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始時(shí),驅(qū)動(dòng)器開(kāi)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(gè)時(shí)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(shí)段,MOSFET的寄生輸入電容(CISS)開(kāi)始充電,而漏極電流開(kāi)始流經(jīng)MOSFET,呈線性增加。對(duì)降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)講,該電流是負(fù)載電流,而漏源電壓(VDS)是輸入電壓(VIN)。因此,在第二個(gè)時(shí)段(t2),功率損耗可通過(guò)等式1表示:

MOSFET的輸入寄生電容沖完電后,負(fù)載電流流經(jīng)MOSFET,而VDS開(kāi)始下降。這一時(shí)間也被稱為“米勒時(shí)刻”,因?yàn)檫@一時(shí)間主要是為密勒電容(CGD)充電。在米勒時(shí)刻期間,漏極電流在IOUT端是恒定的,而VDS從VIN開(kāi)始下降。在這段時(shí)間內(nèi)的功率損耗通過(guò)等式2表示:

在等式3中加上總開(kāi)關(guān)損耗的結(jié)果:

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

開(kāi)關(guān)損耗取決于頻率和輸入電壓。因此,輸入電壓和開(kāi)關(guān)頻率較高時(shí),總效率相對(duì)降低。在輕負(fù)載時(shí),LM2673非同步降壓穩(wěn)壓器進(jìn)入非連續(xù)導(dǎo)通模式。在此模式下,該設(shè)備仍保持開(kāi)關(guān)頻率。在每一個(gè)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(fù)載時(shí)并非一個(gè)因素,但由于一直存在開(kāi)關(guān)損耗,設(shè)備的效率會(huì)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(huì)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(fù)載降低時(shí),其會(huì)降低開(kāi)關(guān)頻率。這樣可以使穩(wěn)壓器保持高效率,直到負(fù)載降低極低的程度或無(wú)負(fù)載。
由于LM2673屬于非同步設(shè)備,它具有一個(gè)在MOSFET關(guān)斷時(shí)被正向偏置的箝位二極管。非零渡越時(shí)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(dòng)剛從接地?cái)[向二極管的正向電壓降(VF),此時(shí)在二極管中的開(kāi)關(guān)損耗可忽略不計(jì)。您也可以忽略電感磁心的開(kāi)關(guān)損耗,因?yàn)槿鏛M2673的SIMPLE SWITCHER穩(wěn)壓器的開(kāi)關(guān)頻率相對(duì)較低,僅為250 kHz。
審核編輯:郭婷
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