MOSFET门极驱动电压的优化

　　---生成图7～图10中的曲线图所采用的详细计算过程如下：

---控制MOSFET,VGS=5V：

　　Pc(5V)=(20A)2×8.7×10-3Ω×0.36=1.253W 公式13公式14

　　Psw(5V)= ×5V×20A×(54.3×10-9s+54.3×10-9s)×(200×103Hz)=1.09W 公式15

　　Pout(5V)= × ×400×10-12F×5V×200×103Hz=0.27mW 公式16

　　VGS=5V时驱动器IC中的耗散功率：公式17

　　---高控制MOSFET与门极驱动器IC的总功率损耗为公式13～公式17的损耗之和。

　　---PG1_TOTAL(5V)=1.253W+1.09W+0.27×10-3W+21.1×10-3W=2.36W 公式18

　　---控制MOSFET,VGS=9V：

　　Pc(9V)=(20A)2×6.4×10-3Ω×0.36=0.922W 公式19公式20

　　Psw(V9)= ×5V×20A×(30×10-9s + 30×10-9s )×(200×103Hz)=0.6W 公式21

　　Pout(9V)= × ×400×10-12 F×5V×200×103Hz=0.27mW 公式22

　　VGS=9V时驱动器IC中的耗散功率：公式23

　　高控制MOSFET与门极驱动器IC的总功率损耗为公式19～公式23的损耗之和。

　　PG1_TOTAL(9V) = 0.922W + 0.6W + 0.6W +0.27×10-3W+72.46×10-3W =1.595W 公式24

　　同步整流器MOSFET,VGS=5V：

　　Pbd(5V)=1V×20A×200×103Hz×(10×10-9s)=40×10-3W 公式25

　　Pc(5V)=(20A)2×3.37×10-3Ω×(1-0.36)=0.863W 公式26

　　PRR(5V)=37.5×10-9C×5V×200×103Hz=37.5×10-3W 公式27

　　VGS=5V时驱动器IC中的耗散功率：公式28

　　---同步整流器MOSFET与门极驱动器IC的总功率损耗为公式25～公式28的损耗之和。

　　---PG2_TOTAL(5V)=40×10-3W + 0.863W +37.5×10-3W+72.88×10-3W =1.014W 公式29

　　---同步整流器MOSFET,VGS=9V：

　　Pbd(9V)=1V×20A×200×103Hz×(10×10-9s)=40×10-3W 公式30

　　Pc(9V)=(20A)2×2.75×10-3Ω×(1-0.36)=704×10-3W 公式31

　　PRR(9V)=76×10-9C×5V×200×103Hz=76×10-3W 公式32

　　VGS=9V时驱动器IC中的耗散功率：公式33

　　---同步整流器MOSFET与门极驱动器IC的总功率损耗为公式30～公式33的损耗之和。

　　PG2_TOTAL(9V)=40×10-3W+704×10-3W +76×10-3W+265.85×10-3W=1.086W

　　公式34

　　---应用实例结果小结如表2所示。

　　---表2表明,对于Fsw=200kHz且IOUT=20A,采用VGS=9V比采用VGS=5V驱动Q1与Q2能提高整体效率近1.7%。表2中的结果与图7～图10中的计算图形结果完全一致。在本例中,采用VGS=9V驱动Q1与Q2能显著提高整体效率,然而在IOUT低于7A时,效率有所降低。表2中Q1与Q2的总损耗似乎是合理的,然而,每个MOSFET封装的热阻抗也应该考虑在内,这样才能确保连接点温度处于额定的限制范围中。如果连接点温度未超过选定的设计限值,则可进一步提高开关频率。

　　结论

　　---使用给定的一组同步降压功率级设计参数,以9V而不是5V驱动MOSFET门极能够实现高达1.7%的满负载效率增加值。