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图2(a)显示了输出电容的测量值及由公式(3)得出的拟合曲线。然而,对于具有更多非线性特性的新式超级结MOSFET而言,则简单的指数曲线拟合有时不够好。图2(b)显示了最新技术MOSFET的输出电容测量值及用公式(3)得出的拟合曲线。两者在高压区的差距将导致等效输出电容的巨大差异,因为在积分公式中电压与电容是相乘的。图2(b)中的估计将得出大得多的等效电容,这会误导转换器的初始设计。
图2:输出电容估算:(a)老式MOSFET,(b)新式MOSFET。
如果依据漏源电压变化的输出电容值可得,则输出电容储能可用公式(4)求出。虽然电容曲线显示在数据表中,但要想从图表中精确读出电容值并不容易。因此,依据漏源电压变化的输出电容储能将由最新功率MOSFET数据表中的图表给出。通过图3显示的曲线,使用公式(5)可以得到期望的直流总线电压下的等效输出电容。
图3:输出电容中的储能。
输出电容的常见问题
在许多情况下,开关电源设计人员会对MOSFET电容温度系数提出疑问,因为功率MOSFET通常工作在高温下。总的来说,可以认为MOSFET电容对于温度而言始终恒定。MOSFET电容由耗尽长度、掺杂浓度、沟道宽度和硅介电常数所决定,但所有这些因素都不会随温度而产生较大变化。而且MOSFET开关特性如开关损耗或开/关转换速度也不会随温度而产生较大变化,因为MOSFET是多数载流子器件,因而开关特性主要是由其电容决定。当温度上升时,等效串联栅极电阻会有略微增加。这会使MOSFET在高温下的开关速度稍许降低。图4显示了根据温度变化的电容。温度变化超过150度时,电容值的变化也不超过1%。
图4:MOSFET电容与温度的关系。