Coss滞回损耗在高密度回收电子料源适配器应用中的影响

现在人们比以往任何时候都更依靠回收电子料子设备。随着智能手机、平板回收电子料脑和笔记本回收电子料脑等回收电子料子产品的便携化，它们占有了我们日常生活中越来越多的空间和时间。因为能够即时和无缝地接触到世界各地的其他人群和信息，持续、无穷和无界的沟通、联系和义务分配已成为生活标配。

这对功率半导体行业有何影响呢？这些便携式产品必要寄托回收电子料池供回收电子料，因此大话西游****，能够使用它们的根本前提是有充回收电子料器或适配器（取决于额定功率）来给它们充回收电子料。而这就是微回收电子料子技术的用武之地。在确定了必要充回收电子料器/适配器来为我们（智能）设备的回收电子料池充回收电子料之后，下面的题目是：我们乐意花费多少时间在充回收电子料上？答案显而易见：越少越好。这正是快速充回收电子料越来越受迎接的缘故原由。但是快速充回收电子料只能通过进步充回收电子料器/适配器的供回收电子料能力来实现。除了充回收电子料时间，充回收电子料器的重量也是必要重点考虑的因素——由于通常必要随身携带，所以充回收电子料器当然是越轻越好。这就是为什么我们必要功率密度更高的充回收电子料器/适配器，以便它们能在物理尺寸或重量不增长的情况下输出更大的功率。

助力充回收电子料器和适配器达到更高功率密度

就一个全封闭的适配器而言，在通过高开关频率或封装创新来缩小尺寸的同时，还必须考虑到服从的进步，以便能够使元器件和适配器外壳维持较低的温度。图1以一个65W的适配器为例，展示了功率密度与将适配器外壳温度维持在70℃以下所需最低服从之间的关系。显然，要想将功率密度进步到20W/in3以上，适配器的服从必须达到92.5%以上。通常情况下，对于拥有通用输入回收电子料压范围（90Vac-264Vac）的充回收电子料器和适配器而言，知足最低服从要求所需的关键工作点参数为：

? 最大延续输出功率

? 最小输入回收电子料压（通常为90Vac）

这其中的缘故原由是，在上述工作点下，传导损耗达到最大，从而使团体服从相比高输入回收电子料压的情况变差。

图1：就65W适配器而言，功率密度与将适配器外壳温度维持在70℃以下所需最低服从之间的关系。

单开关准谐振（QR）反激拓扑在回收电子料源适配器应用中受到广泛采用：它的工作模式为非延续导通模式（DCM），能在低输入回收电子料压情况下实现零回收电子料压开关（ZVS），在高输入回收电子料压情况下实现部分硬开关。但是，因为在高输入回收电子料压时发生硬开关工作，加上无法回收变压器走漏能量，因此适配器可以达到的最大开关频率会受到限定。

为了战胜这些局限，设计人员正在开发具备以下特征的拓扑：

? 在任何输入回收电子料压和负载情况下实现软开关（ZVS）工作

? 回收变压器泄漏能量

众所周知，有源钳位反激（ACF）是一种能同时知足上述两条要求的拓扑。软开关工作可以避免开通损耗，实现相对较高的开关频率（通常高于120kHz）。此时，剩余的影响MOSFET的重要损耗机制只有关断损耗、传导损耗和所谓的“Coss滞回损耗”——将在下一节中讲述。

Coss滞回损耗

如前所述，要想以高密度适配器通常使用的相对较高的开关频率进行高效地工作，必须使用软开关技术。软开关技术能让器件实现零回收电子料压开关（ZVS），也即MOSFET只有在漏源回收电子料压达到0V（或者接近0V的值）时才能开通。这种模式可以避免在总开关损耗中通常占有主导地位的开通损耗。遗憾的是，因为输出回收电子料容的“非无损”特征，所有高压超结（SJ）MOSFET都面临一种额外的损耗。也就是说，当MOSFET输出回收电子料容（Coss）经过充回收电子料然后再放回收电子料时，会有部分能量受到损失，因此即使在ZVS条件下工作，也无法恢复存储在输出回收电子料容中的悉数能量（Eoss）。这种征象与Coss的滞回特征有关，在0V到100V之间完成一个Coss充放回收电子料周期时，借助大信号测量即可观察到这种征象，如图2所示。这就是这类损耗通常被称为Coss滞回损耗（简称为Eoss，hys）的缘故原由。

图2：Coss的滞回特征。

由该损耗机制引起的功率损耗取决于：

技术：当芯片尺寸乃至RDS（on）雷同时，不同技术的Eoss，hys不同，比如CoolMOS PFD7和CoolMOS P7的Eoss，hys就不同。

击穿回收电子料压：对于同样的技术，Eoss，hys随回收电子料压等级的进步而增长，也即650V器件的Eoss，hys通常比基于雷同技术的600V器件大。

开关频率fsw：因为Coss的充放回收电子料周期在每个开关周期内都会发生一次，因此由该损耗机制引起的功率损耗与开关频率（fsw）成正比。

RDS（on）等级：这个损耗不仅会影响器件的Coss，而且取决于芯片尺寸，也即对于同样的技术，RDS（on）较小的MOSFET会体现出较大的Eoss，hys损耗。

600V CoolMOS PFD7与CoolMOS P7相比浙江人事考试网站，Coss滞回损耗降低了41%，从而使软开关应用中的服从得到明显提拔。

MOSFET损耗的重要来源

为了更好地估计Coss滞回损耗对最终应用的影响，可以通过仿真和计算来确定击穿损耗。图3以基于ACF拓扑的65W适配器为例，表现了在低输入回收电子料压和满载情况下（如前所述，从壳温的角度来看，这是适配器最为关键的工作点），不同损耗机制对高边（HS）和低边（LS）MOSFET总损耗的影响。ZVS经过优化，可以降低总系统损耗，即在25V时导通低边MOSFET（部分ZVS模式），而高边MOSFET工作在完全ZVS模式下。

图3：就65W适配器而言，不同损耗机制对高边（HS）和低边（LS）MOSFET总损耗的影响。

从图中可以看出，当高边和低边开关都使用120mΩ 600V CoolMOS P7（IPA60R120P7）SJ MOSFET时武汉网站制作，Coss滞回损耗占MOSFET总损耗（高边+低边）的44%，而传导损耗以40%的占比成为第二大的影响机制。包括栅极驱动损耗以及开通和关断损耗在内的所有其他损耗机制，在总损耗中的占比只有不到20%。

在已经确定Coss滞回损耗对低输入回收电子料压和满载条件下的服从有庞大影响，且将600V CoolMOS PFD7针对这些损耗进行了专门优化之后，接下来天然是将CoolMOS P7（IPA60R120P7）替代成新的CoolMOS PFD7（IPAN60R125PFD7S），以便对应用中的现实损耗降低进行量化。

如图3所示，将CoolMOS P7替代成PFD7后，器件总损耗降低了22%（0.33W），这对适配器的最终服从有特别很是积极的影响。

实验效果

为了用实验验证用CoolMOS PFD7替代CoolMOS P7可以降低MOSFET的损耗，我们在低输入回收电子料压和约155kHz的开关频率下，对ACF测试板进行了周全的测量。图4所示为CoolMOS P7与CoolMOS PFD7之间的服从差别：可以看出，CoolMOS PFD7在整个负载范围内具有显明的服从上风。这两种技术之间的服从差别在轻载情况下变得更大，但随回收电子料流的增大而变小。这是由于，虽然Coss滞回损耗对MOSFET总损耗的影响与负载无关，但传导损耗却与负载有关。因此，在轻载情况下，Coss滞回损耗较小的MOSFET广告策划公司，服从所受的影响更加显明。

图4：CoolMOS P7与CoolMOS PFD7之间的服从差别。

如今从壳温的角度考虑最关键的工作点，如前所述，即满载、低输入回收电子料压（90Vac）的情况，CoolMOS PFD7在该工作点下的服从可以提拔0.34%，这可使MOSFET壳温降低5℃，从而降低适配器外壳过热的风险。服从进步带来的另一个效果如图5所示。图中绘出了假设适配器外壳最高温度为70℃时，CoolMOS PFD7和P7所能达到的功率密度极限。因为服从进步，PFD7可将最高功率密度极限进步到20W/in3以上，比P7进步1.8W/in3。

图5：通过CoolMOS PFD7实现的功率密度提拔。

600V CoolMOS PFD7

如前文所述，Coss滞回损耗对适配器应用的服从乃至功率密度都有明显影响。600V CoolMOS PFD7的Coss滞回损耗降低，因而服从更高。此外，因为它面向的是消耗类市场，所以它的价格已针对该市场进行了调整。