探讨高输出电流应用时的注意事项 其1

上一篇文章介绍了输入电压升高时损耗增加的部分、注意事项及相应的对策。本文将介绍在探讨输出电流较大的应用时应该注意的两个事项之一。

探讨高输出电流应用时的注意事项其1

在此前使用的条件中，设想输出电流的范围为1A～5A。

随着输出电流增加而增加的损耗有低边／高边MOSFET的导通电阻损耗、开关损耗、死区时间损耗以及电感的DCR损耗。

下面是“损耗因素”中列出的各损耗公式。

＜随着输出电流 的增加而增加的损耗因素＞

・高边侧的MOSFET导通电阻 带来的传导损耗

・低边侧的MOSFET导通电阻 带来的传导损耗

・开关损耗

・死区时间损耗

・电感（线圈）的DCR 带来的导通损耗

从公式中可以看出，MOSFET的导通电阻和电感的DCR损耗尤为增加。由于Io为二次方，因此1A时为1，但5A时变为25，与其他损耗相比，其系数变为5倍。下面是当Io从1A变为5A时的各损耗示意图。

考虑因素及对策

MOSFET的导通电阻带来的传导损耗是损耗增加的主要因素，因此在开关MOSFET外置的控制器IC配置的情况下，应选择导通电阻低的MOSFET。如果是MOSFET内置型IC，则基于同样的观点，应选择内置MOSFET的导通电阻小的IC，但由于没有单独选择MOSFET的选项，因此需要对比整体的损耗进行选择。

电感的DCR损耗也很大，因此需要选择DCR小的电感。在IC组成的电源电路中，一般情况下电感为外置，因此与MOSFET外置型和内置型的思路相同。

关于开关损耗，选择tRISE和tFALL较快、即MOSFET的开关速度快的产品可抑制开关损耗。基本上需要选择Qg低的MOSFET。另外，控制器IC的栅极驱动能力高也可有效抑制损耗，但本次使用IC本身的条件。有的MOSFET内置型IC是以高速开关为特点的。

此次的条件设置中，是以不改变开关频率为前提的，不过也有通过降低开关频率来降低损耗的手法。但是，这与电感的大小之间存在矛盾平衡关系。这在“探讨通过提高开关频率来实现小型化时的注意事项”中有介绍，请参阅。

死区时间损耗是死区时间中因低边MOSFET的体二极管的正向电压VF和Io而产生的损耗，因此理论上应该使用缩短死区时间、体二极管的VF小的MOSFET。然而，在大多数情况下，死区时间是按控制器IC优化的值设置的，是无法调整的，而且根据死区时间来选择控制IC的做法也不太现实。此外，对于MOSFET也是一样，寻找体二极管的VF小的产品也并不现实。如果无法容忍死区时间损耗，可以通过在低边MOSFET的漏极－源极间增加VF小的二极管（如肖特基二极管）来降低VF。另外，虽然这种方法与本次的条件不符，但还可以通过降低开关频率的方法来处理。

最终需要使用导通电阻低的MOSFET，提高开关速度，并选用DCR低的电感。但是，关于MOSFET的选型还有一些需要探讨的事项，相关内容将在“其2”中进行说明。

审核编辑：汤梓红