限制功率密度的因素：切換損耗

雖然提高切換頻率可增加功率密度，但目前電源轉(zhuǎn)換器通常不會(huì)切換至 MHz 範(fàn)圍以上，是有其原因的。提高切換頻率會(huì)伴隨不必要的副作用，造成切換損耗增加與相關(guān)溫度上升。主要切換損耗是導(dǎo)致此現(xiàn)象的重要因素。

為了瞭解切換損耗，我們必須先說明幾個(gè)業(yè)界專用術(shù)語。在半導(dǎo)體裝置中，裝置相關(guān)電荷數(shù)通常與導(dǎo)通電阻有關(guān)係。低電阻會(huì)導(dǎo)致閘極電荷和寄生電容增加。這樣的電阻與電荷間權(quán)衡情況通常以 RQ FoM 進(jìn)行量化，量化定義為裝置導(dǎo)通電阻乘以在某運(yùn)作電壓下切換裝置時(shí)需供給端子的總電荷。此外，為達(dá)到目標(biāo)電阻，裝置需佔(zhàn)用的面積數(shù)通常以電阻乘以面積 (Rsp) 來表示。您可透過降低金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效電晶體 (MOSFET) 導(dǎo)通電阻 (R_DS(on)) 來減少傳導(dǎo)損耗。但降低低導(dǎo)通電阻也會(huì)導(dǎo)致裝置切換相關(guān)損耗上升，並增加整體晶粒面積與成本。

視執(zhí)行方式與應(yīng)用而定，不同切換損耗對(duì)整體功率損耗的影響也有所差異。如需更多各種損耗類型的詳細(xì)資訊，請(qǐng)參閱應(yīng)用說明「同步降壓轉(zhuǎn)換器的功率損耗計(jì)算 (考量同源電感)」?？紤]本白皮書的目的，我們將說明降壓轉(zhuǎn)換器範(fàn)例，並強(qiáng)調(diào)與各種損耗元件相關(guān)的主要限制因素。