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以下是降壓轉換器的基本電路和工作,以及電流的流向。
此基本電路圖表示二極體整流(非同步整流)型之降壓電路。同步整流的情況下會將D1置換成開關元素(電晶體),雖然與Q1相反會變成ON/OFF工作,不過基本上相同。 下圖是上述Fig.1和Fig.2的總整理,表示主要節點之電壓或電流波形。 2.H/L Mosfet挑選攻略
以19Vin應用,需選擇30V耐壓Mosfet 在H/L Mosfet. 業界共識為 耐壓*0.9/0.8 我們稱之為 Derating但這共識並無明確規範,端看公司政策. 以此規則的耐壓分別為27v/24v,量測出來的D to S 跨壓不能超過其值. 30*0.9 = 27v / 30*0.8 = 24v
以Vishay Mosfet 舉例(表1)導通的條件為 Vgs >4.5v時, 這意思是Mosfet在此條件下處於”工作區”,也可以從(表2)來判斷元件的最”低”的fully turn on條件 ,
一般主機板CPU VRM為BUCK(降壓式)DC/DC 架構,如上圖所示。當中包括了UPPER 跟LOWER MOSFET 這兩顆MOSET所扮演的角色為 (1)作為功率開關,來將輸入的能量轉換至輸出 (2)藉由互補式的開或關來達到同步整流 然由於MOSFET並非理想的開關,因此在作能量轉換時會有以下兩種型式的功率損失 (1)Turn_ON時並非零導通阻抗,因此存在導通功率損失,一般稱為導通損失或歐姆損失 (2)當MOSFET在作ON/OFF切換的過程中,由於開關切換的頻率及Rise time太大而造成的開關損失或稱動態損失 以下將針對UPPER跟LOWER MOSFET細部的 損失做一介紹
其中 D =Duty cycle ≈ Vout/ Vin Iout = 負載電流 Rdson = MOSFET等效導通電阻 Vin = 電源輸入電壓 Vout =輸出電壓 Tr=開關上升時間 Tf=開關下降時間 Fs=開關頻率 Vd=MOSFET body diode 順向導通電壓 Qrr= 反向恢復電荷 由上述可知主宰著MOSFET損失的參數不只有Rdson ,其中主宰著切換損失非常重要的一個參數MOSFET的Ciss/Crss 。
參考資料 : 電源設計技術資訊網站https://techweb.rohm.com.tw/knowledge/dcdc/dcdc_pwm/dcdc_pwm02/2200/ |