ZHCSTZ0 November 2023 BQ25756E
PRODUCTION DATA
- 1
- 1 特性
- 2 應用
- 3 說明
- 4 說明（續）
- 5 器件比較
- 6 引腳配置和功能
- 7 規格
- 8 詳細說明
- 9 應用和實施
- 10電源相關建議
- 11布局
- 12器件和文檔支持
- 13修訂歷史記錄
- 14機械、封裝和可訂購信息
9.2.1.2.8 功率 MOSFET 選擇
四個外部 N 溝道 MOSFET 用于同步開關降壓/升壓電池充電器。柵極驅動器集成到具有 5V 柵極驅動電壓的 IC 中?？蓪⑼獠繓艠O驅動電壓直接提供至 DRV_SUP 引腳，以提高效率。
品質因數 (FOM) 通常用于根據導通損耗和開關損耗之間的權衡來選擇合適的 MOSFET。對于頂部 MOSFET，FOM 定義為 MOSFET 導通電阻 RDS(ON) 與柵漏電荷 QGD 的乘積。對于底部 MOSFET，FOM 定義為 MOSFET 導通電阻 RDS(ON) 與總柵極電荷 QG 的乘積。
FOM 值越低，總功率損耗越低。通常，在相同的封裝尺寸下，較低的 RDS(ON) 具有較高的成本。
頂部 MOSFET 損耗包括導通損耗和開關損耗。以降壓模式運行為例，功率損耗是占空比 (D=VOUT/VIN)、充電電流 (ICHG)、MOSFET 導通電阻 (RDS(ON)_top)、輸入電壓 (VIN)、開關頻率 (fS)、開通時間 (ton) 和關斷時間 (toff) 的函數：
- IL_DC 平均電感器直流電流；
- Iripple 是電感器電流紋波峰峰值；
第一項 Pcon_top 表示直接的導通損耗。第二項 Psw_top 表示頂部 MOSFET 中的多個開關損耗項，包括電壓和電流重疊損耗 (PIV_top)、MOSFET 寄生輸出電容損耗 (PQoss_top) 和柵極驅動損耗 (PGate_top)。計算電壓和電流重疊損耗 (PIV_top)：
- ton 是 MOSFET 開通時間，即 VDS 從 VIN 到幾乎為零的下降時間（MOSFET 開啟導通電壓）；
- toff 是 MOSFET 關斷時間，即 IDS 從 Ipeak 到零的下降時間；
MOSFET 導通時間和關斷時間的計算公式如下：
其中 Qsw 是開關電荷，Ion 是導通柵極驅動電流，Ioff 是關斷柵極驅動電流。如果 MOSFET 數據表中未給出開關電荷，則可通過柵漏電荷 (QGD) 和柵源電荷 (QGS) 來估算開關電荷：
可通過柵極驅動器的 REGN 電壓 (VREGN)、MOSFET 平坦電壓 (Vplt)、總導通柵極電阻 (Ron) 和關斷柵極電阻 (Roff) 來估算柵極驅動電流：
計算頂部 MOSFET 寄生輸出電容損耗 (PQoss_top)：
- Qoss 是 MOSFET 寄生輸出電荷，可以在 MOSFET 數據表中找到。建議限制總開關節點電容 CSW (nF) < 160/VIN；例如，對于 36V 應用，建議保持總 CSW < 4.44nF
計算頂部 MOSFET 柵極驅動損耗 (PGate_top)：
- QGate_top 是頂部 MOSFET 柵極電荷，可在 MOSFET 數據表中找到；
- 請注意，此處使用 VIN 而不是實際柵極驅動電壓，因為柵極驅動是基于 LDO 通過 VIN 生成的，當使用 VIN 進行柵極驅動損耗計算時，所有與柵極驅動相關的損耗都被考慮在內。
- 或者，柵極驅動電壓可以由外部高效電源直接提供到 DRV_SUP 引腳。在這種情況下，驅動柵極的功率損耗變為：PGate_top = VDRV_SUP· QGate_top · fS
底部 MOSFET 損耗還包括導通損耗和開關損耗：
第一項 Pcon_bottom 表示直接的導通損耗。第二項 Psw_bottom 表示底部 MOSFET 中的多個開關損耗項，包括反向恢復損耗 (PRR_bottom)、死區時間體二極管導通損耗 (PDead_bottom) 和柵極驅動損耗 (PGate_bottom)。下面提供了詳細計算：
- Qrr 是底部 MOSFET 反向恢復電荷，可在 MOSFET 數據表中找到；
- VF 是體二極管正向導通壓降；
- tdead_rise 是頂部和底部 MOSFET 之間的 SW 上升沿死區時間，約為 45ns；
- tdead_fall 是頂部和底部 MOSFET 之間的 SW 下降沿死區時間，約為 45ns；
PGate_bottom 可以遵循與頂部 MOSFET 柵極驅動損耗計算方法相同的方法。