同步整流开关的功率MOSFET关键特性有哪些

高性能转换器设计中的同步整流对于低电压、高电流应用（比如服务器和电信电源）至关重要，这是因为过将肖特 基二极管整流替换为同步整流MOSFET能够显著提高效率和功率密度。同步整流MOSFET的很多关键参数甚至器件和印 制电路板的寄生元件都会直接影响同步整流的系统效率。
同步整流MOSFET的主要要求为：

同步整流中的功率损耗
(1)导通损耗

二极管整流器的导通损耗占了电源总功耗的很大一部

图1 75 V MOSFET 和 600 V MOSFET 中 RDS(ON)的相对比例

图2 不同输出负载条件下，损耗比[驱动损耗/导通损耗]的比较

图3 90 W 同步整流中体二极管传导损耗比较

图4 不同软化程度下的反向恢复波形
栅极驱动器的驱动损耗与 QG有关。这些损耗在高电 压、高功率应用中通常会被忽略。在低电压应用中，由于低 压开关与高压开关相比，传导损耗非常小，因此驱动损耗可 占总功率损耗的很大一部分。在轻载条件下，导通损耗极 小，而驱动损耗则更为重要。随着引入新的效率指南，比如 电脑节能拯救气候行动计划，驱动损耗对轻载效率变得至关 重要。驱动损耗可以通过以下方程式(2)获得：

(a)100 V/4.5 mΩ 屏蔽栅极沟道 MOSFET，FDP045N10A
图5 反向恢复特性下的电压尖峰比较

图6 同步整流中，带有内外部寄生元件的功率 MOSFET

最大限度地减少不必要电压尖峰的通用方法包括采用短而薄的电路板布局并最小化电流回路。然而，由于尺寸 和成本限制，采用所有这些方法并不容易。有时，设计人 员需要考虑机械结构，比如散热和风扇，有时因成本限制 不得不使用单面印制电路板。缓冲器可作为一种可行的替 代方案，用来在最大额定漏极-源极电压范围内管理电压尖 峰。在这种情况下，额外的功耗是无法避免的。此外，轻 负载下缓冲器本身产生的功耗也不可忽视。除了电路板参 数之外，器件的特性也对电压尖峰电平有影响。在同步整 流中，一个主要的器件参数是反向恢复期间的体二极管软 度系数。图4显示额定值的两个不同器件的反向恢复波形。 在反向恢复电流波形中，从零点到峰值反向电流的时间称为