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。
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＜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。
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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。
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