DC/DC評估篇損耗探討-同步整流降壓轉(zhuǎn)換器死區(qū)時間的損耗

上一篇文章中介紹了同步整流降壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)節(jié)點產(chǎn)生的開關(guān)損耗。本文將探討開關(guān)節(jié)產(chǎn)生的死區(qū)時間損耗。

死區(qū)時間損耗

死區(qū)時間損耗是指在死區(qū)時間中因低邊開關(guān)（MOSFET）體二極管的正向電壓和負載電流而產(chǎn)生的損耗。在這里使用Pdead_time這個符號來表示。

同步整流方式是高邊開關(guān)和低邊開關(guān)交替ON/OFF。理想的開關(guān)狀態(tài)是兩邊的開關(guān)不會同時ON或同時OFF。然而在實際運行過程中這種理想狀態(tài)是很難的，而且，為了安全運行還特意設(shè)置了兩邊開關(guān)同時OFF的期間。將這個期間稱為“死區(qū)時間”。這里提到“為了安全運行”是因為如果兩邊的開關(guān)同時ON的話，通常會有被稱為“直通電流”、“Shoot Through”、“Flow-through Current”等的電流通過高邊開關(guān)和低邊開關(guān)從VIN流向GND。很容易想象，這與VIN和GND短路的狀態(tài)幾乎相同，大電流流過，開關(guān)MOSFET可能損壞。為了避免這種情況，會在同步整流式DC/DC轉(zhuǎn)換器IC中配置一種控制電路，使兩邊的開關(guān)不同時導(dǎo)通（ON），即兩邊先關(guān)斷（OFF）之后相應(yīng)的開關(guān)導(dǎo)通。

下面再回到死區(qū)時間的話題。在死區(qū)時間內(nèi)，兩邊的開關(guān)是OFF的，所以無論從哪邊開關(guān)到輸出端應(yīng)該都不會有電流流過。然而，實際的開關(guān)是MOSFET，MOSFET中有被稱為“體二極管”的寄生二極管。下圖中連接在MOSFET漏源極之間的二極管就是體二極管。

兩邊的開關(guān)為OFF狀態(tài)時，低邊MOSFET的體二極管相對于負載電流是正向的，電流通過這個體二極管流向負載。該損耗＝Pdead_time可利用下列公式計算出來。

從公式中可以看出，無論哪項越小損耗都會越少。IC的死區(qū)時間控制是設(shè)置為確保安全、損耗最小的時間。

下一篇文章將介紹IC的控制電路損耗。

審核編輯：湯梓紅