如何计算在谐振转换器的同步整流mosfet功率消耗损失.pdf

如何計算在諧振轉換器的同步整流MOSFET 功率消耗損失 作者： Allan Chiu , FAE M anager 1. 序言 為了提高PC 電源供應器(Switching Mode Power Supply)的效率(Efficiency) ，通常會使用LLC 諧 振轉換器(Resonant Converter) 或串聯諧振轉換器(Series Resonant Converter) 和同步整流電路 (Synchronous Rectification Circuit) 。在+12V/25A 輸出 ，60V MOSFET 常被用於二次側同步整流 電路中. 在此我們將根據理論和實際上電壓及電流波形( Voltage and Current Waveform)來探討他 們功率消耗損失(Power Loss)的差異。 在計算功率消耗損失中 ，將運用近似法及積分法 ，來初步估計損失 。在真實的波形(Waveform), 我們發現到本體二極體導通損失(Body Diode Conduction Loss) ，幾乎佔了大部分功率消耗損失 ， 其乃是由於 MOSFET 提早關掉(Turn Off) 。我們也量測同步整流控制 IC (SR control IC ， TEA1791)的 Vsense 信號 ，去了解 MOSFET 提早關掉的原因. 為了提升效率 ，可以從幾方面著 手 ，例如降低本體二極體的順向電壓(VF) 值 ，或者減少本體二極體導通時間 ，使其電流 MOSFET 通道(Channel)時間變長。 2. PC 電源供應器架構的方塊圖及簡化線路圖 圖一 320W PC 電源供應器架構的方塊圖 圖二 在+12V 輸出的諧振轉換器 ，利用同步整流控制IC TEA1791 去做同步整流(Synchronous Rectification)的簡化線路圖 3. 同步整流MOSFET 的電流波形 圖三 在諧振轉換器中，二次側同步整流MOSFET(Q1 和Q2)的電流波形 4. 能量近似法及SR MOSFET(Q1 or Q2)在真正波形的名稱定義 Energy t* P Ramp 0.5*Ppeak*tp 0.56tp 0.89Ppeak Triangular 0.5*Ppeak*tp 0.71tp 0.70Ppeak Parabolic 0.33*Ppeak*tp 0.39tp 0.85Ppeak 圖四 對於非矩形脈衝( Rectangular Pulse)的能量近似法(Some Approximation of Energy) 圖五 SR MOSFET(Q1 or Q2)在真正波形的名稱定義 5. 量測 5.1 效率的量測(Efficiency Measurement) AOT466L Vin : 100Vac/60Hz Measured Data % of +12V -12V +12V_sb +12V -12V +12V_sb +12V -12V +12V_sb Load A A A V V V A A A 20 5.03 0.03 0.26 12.25 11.99 11.36 4.9837 0.0243 0.2531 50