限制功率密度的因素：開關損耗

盡管增加開關頻率可以提高功率密度，但在目前，電源轉換器的開關頻率通常不高于兆赫茲范圍，這是因為：開關頻率的增加會帶來不良副作用，也會導致開關損耗增加和相關的溫升。這主要是由一些主要的開關損耗引起的。

要了解這些開關損耗，我們有必要首先介紹一些行業術語。在半導體器件中，與該器件相關的電荷量通常與導通狀態電阻有關。較低的電阻會導致較高的柵極電荷和寄生電容。電阻和電荷的這種權衡通常通過 RQ FoM 進行量化，RQ FoM 定義為器件的導通電阻乘以總電荷，其中總電荷是指必須提供給端子以在工作電壓下開關器件所需的電荷。此外，器件為達到目標電阻所占用的面積通常稱為電阻與面積的乘積 (Rsp)。您可以通過減少金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET) 的導通狀態電阻 (R_DS(on)) 來降低傳導損耗。然而，減少導通狀態電阻也將導致與器件開關相關的損耗增加，并增加裸片總面積和成本。

根據實現和應用的不同，不同的開關損耗對總體功率損耗的影響可能會有所不同。有關每種類型損耗的更多詳細信息，請參閱應用手冊同步降壓轉換器的功率損耗計算和共源電感注意事項。出于闡述本文觀點的目的，我們來看一個降壓轉換器示例，并重點介紹與每個損耗分量相關的關鍵限制因素。