为同步整流选择最优化的MOSFET
通过简单设计优化同步整流直流-直流转换器的效率和电压尖峰
应用笔记，版本2.0，2010年5月通过简单设计优化同步整流直流-直流转换器的效率和电压尖峰1. 摘要日益提高的封装密度和越来越严格的能效标准（80PLUS? [1]），要求逐渐将开关电源（SMPS）的能效提高至90%以上。
隔离式电源转换器的次级二极管整流产生的正向损耗是主要损耗之一。
因此，只有利用最新技术的MOSFET来作为同步整流（SR），才可能实现更高的能效。
但是这种方法在低输出负载时由于较高的开关损耗会造成低效率，而在效率提高的同时会引起高压过冲超出同步整流MOSFET （以下简称SR MOSFET）的最高额定电压，因此这需要作出折衷。
本文提出可用于优化系统的总体能效和降低过冲电压的易于实现的设计方法，以便加快SMPS设计过程。
2. 引言开关电源通常借助功率二极管来实现次级端的整流级。
但是，功率二极管在流过较高输出电流同时，也会产生0.5 V甚至更高的正向压降，因而会造成严重的导通损耗。
可以利用导通电阻仅为几毫欧姆的新技术的MOSFET来降低这些损耗。
采用MOSFET能够提高系统的总体能效，特别是在电流较高的情况下。
通过仔细比较这两种不同的整流方法，我们发现，由MOSFET来替代功率二极管，可能造成诸如轻输出负载时的低效率或关断时的高过冲电压等问题。
这是因为MOSFET的结电容通常比二极管的高[4]。
为了克服这个缺点，必须对如何最优RDS(on)进行详尽的分析。
另一个重要问题是 SR MOSFET的栅极时间控制。
这个参数对电源转换器的能效和过电压尖峰有显著影响。
要充分利用最新的半导体技术优势，选择适当的封装也至关重要。
无引脚SMD封装可以降低封装的寄生电阻和电感，从而有助于提高能效和动态性能。
3. 选择最优RDS(on)要在特定MOSFET技术中选择最优RDS(on)，从而使其实现最优效率，必须找到开关损耗与传导损耗之间的最佳平衡点。
在另一篇文章中探讨了这两种损耗的计算方法[2]。
当输出负载较低时，传导损耗的影响微乎其微，而开关损耗则是主要的影响因素。
为同步整流选择最优化的MOSFET
为同步整流选择最优化的MOSFET同步整流是一种用于转换电能的技术，常用于直流稳压电源、逆变电源和电动车充电器等领域。
在同步整流中，MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）作为开关元件被广泛应用。
本文将讨论如何选择最优化的MOSFET来实现同步整流。
首先，要选择合适的MOSFET，我们需要考虑一些关键参数。
以下是一些重要参数的解释：1. 最大漏极-源极电压（Vds，Drain-Source Voltage）：MOSFET能够承受的最大电压。
在同步整流中，Vds的峰值电压应该大于等于工作电压的峰值。
2. 最大漏极电流（Id，Drain Current）：MOSFET能够承受的最大电流。
在选择MOSFET时，应确保其能够承受所需的最大电流。
3. 导通电阻（Rds(on)，Drain-Source On-Resistance）：MOSFET在导通状态时的电阻。
较低的导通电阻可以减小功耗和导通损耗。
4. 开启延迟时间（t(on)，Turn-On Delay Time）：从输入信号的变化到输出电压开始上升的时间。
较低的开启延迟时间可以提高系统的响应速度。
5. 关断延迟时间（t(off)，Turn-Off Delay Time）：从输入信号的变化到输出电压开始下降的时间。
较低的关断延迟时间可以减少开关损耗。
6. 共源极电容（Coss，Output Capacitance）：MOSFET释放电容。
较小的输出电容可以减小开关损耗。
除了以上参数之外，还应考虑MOSFET的热特性（如热阻、热容量和温度限制等）。
在高功率应用中，MOSFET可能会产生大量热量，因此热管理非常重要。
选择最优化的MOSFET的关键在于权衡这些参数，以确保系统在不同工况下都能稳定工作。
较低的导通电阻可以降低功耗，但较低的关断延迟时间会增加开关损耗。
因此，在实际应用中，我们需要根据具体要求进行权衡。
此外，选择MOSFET时还应该考虑成本和可靠性。
同步整流MOS管QM0032S
ep t
S
Parameter Drain-Source Voltage Gate-Source Voltage
1 1
Absolute Maximum Ratings
Symbol VDS VGS ID@TA=25℃ ID@TA=70℃ IDM EAS IAS PD@TA=25℃ TSTG TJ
nc
ua l
Reverse Recovery Time Reverse Recovery Charge
Note : 1.The data tested by surface mounted on a 1 inch2 FR-4 board with 2OZ copper. 2.The data tested by pulsed , pulse width ≦ 300us , duty cycle ≦ 2% 3.The EAS data shows Max. rating . The test condition is V DD=25V,VGS=10V,L=0.1mH, 4.The power dissipation is limited by 150℃ junction temperature 5.The data is theoretically the same as ID and IDM , in real applications , should be limited by total power dissipation.
Thermal Data
Symbol RθJA Parameter Thermal Resistance Junction-ambient (t≦10S) Thermal Resistance Junction-ambient (Steady State)
同步整流mos管
同步整流mos管同步整流MOS管是一种常用的功率器件，广泛应用于电源电路和交流/直流转换器中。
它具有低压降、高开关速度、低开关损耗等优点，因此在电力电子领域中得到了广泛的应用。
同步整流MOS管主要用于将交流电信号转换为直流电信号。
在交流电源中，交流电信号经过整流电路后，输出的是一个带有脉冲的直流电信号。
而同步整流MOS管的作用就是将这个脉冲信号进行进一步的滤波和整形，使其变为一个平稳的直流电信号。
同步整流MOS管一般由N沟道MOS管和P沟道MOS管组成，通过控制两个MOS管的导通和截止来实现对交流电信号的整形。
在交流电信号为正弦波时，当N沟道MOS导通时，P沟道MOS 截止，此时交流电信号经过N沟道MOS管后变为正向的直流电信号；当N沟道MOS截止时，P沟道MOS导通，此时交流电信号经过P沟道MOS管后变为负向的直流电信号。
通过轮流导通和截止的方式，可以将交流电信号转换为直流电信号。
同步整流MOS管的优点之一是具有很低的导通压降。
传统的整流电路中，常常使用二极管作为整流元件，但二极管的导通压降较大，导致能量损耗较大。
而同步整流MOS管由于其低导通压降的特性，能够有效降低功率损耗，提高系统的效率。
同步整流MOS管还具有高开关速度和低开关损耗的特点。
在交流电信号频率较高的情况下，传统的整流电路往往无法满足要求，而同步整流MOS管能够快速地切换导通和截止状态，实现高效的整流效果。
同时，由于MOS管具有较低的开关损耗，因此能够减少能量的损耗，提高系统的效率。
同步整流MOS管的应用范围非常广泛。
在电源电路中，同步整流MOS管可以用于交流/直流转换器、开关电源、逆变器等电路中，提高系统的稳定性和效率。
在电动车、太阳能发电等领域，同步整流MOS管也得到了广泛的应用。
此外，由于同步整流MOS管具有体积小、重量轻的特点，因此在一些对体积和重量要求较高的场合，同步整流MOS管也得到了广泛的应用。
同步整流MOS管作为一种常用的功率器件，在电力电子领域中发挥着重要的作用。
中压功率MOSFET针对同步整流最佳化成效卓著
反 向恢 复 电 荷Ｑ ， 成 的 开 关 损 耗 。 因此 ， 中低 电 造
） ＮＭＯＳ Ｅ 的 关 键 参数 如ＲＤ 、Ｑ ｅ。 ＦＴ 。 １ 、 Ｑ 和 反 向 恢 复 特 性 ，直 接影 响 到 同步 整流 系统 的效
这 种 方案 不 仅 有 助 于减 小 闸 极一 极 迭加 电容 泄
不 过 ，资料 中心 的 供 电 和 冷却 成 本 也 随 之 不 断 攀 非 常 流 行 。 同 步整 流 器 取 代 萧 特 基 整 流器 后 ，可 升 。 更 高 的 系统 效 率 和 功 率 密 度 已成 为 现 代 数 据 让 电压 降 变 得 更小 （ １。 图 ） 与 电讯 电源 系统 的 核 心重 点 ， 因为 小 而 高 效 率 的
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随 着 经 济从 纸 张 型 往 数 字信 息 管 理 型 方 向 发 耗 和 开 关 损耗 都 更 低 ，能 够 提 高 这 些转 换 级 的 效
展 ，用于 数 据 处 理 、储 存 和 网络 的 数 据 中心 在 商 率 ，所 以 开关 电源 次 级 侧 的 基 本 构 建模 块 ，在 服
沟 槽 宽 度 与长 度 的 比率 来 获 得 更 低 的 导通 阻抗 。
［ ｒ ｉ ）ａｎ ｌｒ ｈ ＇● ’
为 了提 高 开关 性 能 ，增 大 Ｃ 。 ｏ比 ，随之 业 界 又 。／ 。 Ｃ 开 发 出 在 沟 槽 底 部 生 长 一 层 厚 氧 化 层 的技 术 （ 图
３。 ）
够 使 特 征导 通 阻抗 降 低 约３ ％左 右 。 当ＭＯＳ Ｅ ０ ＦＴ
的 导 通 阻 抗 与 泄极 电流 的乘 积 小 于 二 极管 正 向 电 压 降 时 ， 同步 整流 的 能量 损 耗 便会 降 低 。 不 过 ， 在 同 步 整 流 方 面 ， 低 导 通 阻 抗 并 非
为同步整流选择最优化的MOSFET
为同步整流选择最优化的MOSFET在电源供应和电流调节电路中，同步整流是一种常用的技术，用于提高系统的效率和功率密度。
MOSFET是一种理想的选择用于实现同步整流的器件，其优点包括低导通压降、高开关速度和较低的开关损耗。
然而，在选择最优化的MOSFET时，需要考虑一些关键因素，如导通和开关特性、功率损耗、温度特性和价格等。
在本文中，将探讨如何选择最优化的MOSFET，以实现同步整流。
首先，导通特性是选择MOSFET的关键因素之一、导通特性包括导通电阻、导通电压降和导通时的功耗。
通常，低导通电阻和低导通电压降可以提高系统的效率。
因此，在选择MOSFET时，应选择具有低导通电阻和低导通电压降的器件。
此外，应该考虑到导通时的功耗，以避免过度损耗。
其次，开关特性也是选择MOSFET的重要因素。
开关特性包括开关速度、开关电阻和开关损耗。
快速的开关速度可以提高系统的转换效率，并减少开关损耗。
因此，在选择MOSFET时，应选择具有快速开关速度的器件。
此外，应该选择具有低开关电阻的器件，以降低开关损耗。
第三，功率损耗也是选择MOSFET的重要考虑因素。
功率损耗包括导通损耗和开关损耗。
导通损耗与导通电阻和导通时间有关，而开关损耗与开关电阻和开关时间有关。
为了提高系统的效率，应选择具有低功耗的MOSFET。
因此，在选择MOSFET时，需要综合考虑导通和开关损耗，并选择具有较低总功耗的器件。
第四，温度特性是选择MOSFET时需要考虑的重要因素之一、在高温环境下，MOSFET的导通和开关特性可能会发生变化，导致性能下降。
因此，在选择MOSFET时，应考虑到其温度系数和温度特性。
此外，还应选择具有良好热特性和散热性能的MOSFET，以确保在高温情况下也能保持良好的性能。
最后，价格也是选择MOSFET时需要考虑的因素之一、MOSFET的价格可能会受到供应商和市场的影响。
因此，在选择MOSFET时，应综合考虑性能、质量和价格，并选择最佳的器件。
为同步整流选择最优化的MOSFET
为同步整流选择最优化的MOSFET同步整流技术是一种有效的能量转换技术，通常应用于直流至直流（DC-DC）转换器中。
MOSFET作为主要的开关元件，扮演着至关重要的角色。
为了实现同步整流的最优化选择，需要综合考虑多种因素，包括MOSFET的导通压降、开关损失、开关频率、尺寸/封装选型、热管理等。
以下将针对这些因素分别进行讨论。
首先，对于MOSFET的导通压降，由于同步整流时，MOSFET负责整流输出电流，因此其导通压降越小，整流效率越高。
一般情况下，低电阻（Rds(on)）的高功率MOSFET具有更低的导通压降，因此是首选。
此外，考虑到高电流应用，需要选择合适的额定电流（Id）能力。
其次，开关损失也是选择MOSFET时需要考虑的重要因素。
开关损失是指在MOSFET切换过程中产生的功率损耗。
MOSFET的开关速度（开关频率）和电容负载决定了开关损失的大小。
高开关速度和低输出电容负载通常需要选择具有较低输入和输出电容负载的MOSFET，以降低开关损失。
尺寸/封装选型也是同步整流MOSFET选择时需要考虑的因素之一、相同性能的MOSFET可能具有不同的尺寸和封装形式。
通常情况下，较大尺寸的MOSFET具有较低的导通电阻，而较小尺寸的MOSFET则具有较低的开关损失。
因此，需要综合考虑电路空间、散热、制造成本等因素，选择符合设计要求的尺寸/封装。
另外，热管理也是选择最优化MOSFET的关键因素之一、MOSFET在导通和切换过程中会产生热量，如果无法有效地散热，会导致MOSFET温度升高，影响其性能和寿命。
为了实现最佳热管理，需要在选择MOSFET时考虑导热性能、散热设计、散热器等因素。
最后，通过消除开关二极管（freewheeling diode）并实现同步整流，还能进一步提高整流效率。
同步整流MOSFET所具有的反并行二极管（anti-parallel diode）能够有效减小开关回路中的电流回路损耗，提高整流效率。
降压式DCDC转换器的MOSFET选择
评论降压式DC/DC转换器的MOSFET选择同步整流降压式DC/DC转换器都采用控制器和外接功率MOSFET的结构。
控制器生产商会在数据资料中给出参数齐全的应用电路，但用户的使用条件经常与典型应用电路不同，要根据实际情况改变功率MOSFET的参数。
对功率MOSFET的要求同步整流降压式DC/DC转换器的输入及输出部分电路如图1所示，它是由带驱动MOSFE T的控制器及外接开关管(Q1)及同步整流管(Q2)等组成。
目前，Q1和Q2都采用N沟道功率MOSFET，因为它们能满足DC/DC转换器在输入电压、开关频率、输出电流及减少损耗上的要求。
图1 同步整流降压式DC/DC转换器的输入及输出部分电路简图开关管与同步整流管的工作条件不同，其损耗也不一样。
开关管有传导损耗(或称导通损耗)和栅极驱动损耗(或称开关损耗)，而同步整流管只有传导损耗。
传导损耗是由MOSFET的导通电阻R DS(on)造成的，其损耗与i2D、R DS(on)及占空比大小有关，要减少传导损耗需要选用R DS(on)小的功率MOSFET。
新型MOSFET的R DS(on)在V GS=10V时约10mΩ左右，有一些新产品在V GS=10V时可做到R DS(on)约2～3mΩ。
栅极驱动损耗是在开关管导通及关断瞬间，在一定的栅源电压V GS下，对MOSFET的极间电容(如图2所示)进行充电(建立V GS电压，使MOSFET导通)和放电(让V GS=0，使MOSFE T关断)造成的损耗。
此损耗与MOSFET的输入电容C iss或反馈电容C rss、栅极驱动电压V G 及开关频率f sw成比例。
要减小此损耗，就要选择C iss或C rss小、阈值电压V GS(th)低的功率SMOSFET。
图2 MOSFET的极间电容同步整流管也是工作在开关状态(其开关频率与开关管相同)，但因同步整流管工作于零电压(V GS≈0V)状态(如图3所示)，其开关损耗可忽略不计。
同步整流电路设计
同步整流电路设计在设计同步整流电路时，需要考虑以下几个方面：1.选择合适的开关元件：常见的开关元件有二极管、MOSFET和IGBT 等。
选择合适的开关元件要考虑它们的导通压降、开关速度和功率损耗等因素。
2.控制电路设计：同步整流电路需要一定的控制电路来控制开关元件的导通和截止。
这可以使用电压比较器、时序控制电路或微控制器等来实现。
控制电路还需要考虑到电源电压波动的变化，以保持与输入电压的同步。
3.输出电容的选择：在电路中添加输出电容可以平滑输出的直流电压，并减少交流电的纹波。
选择合适的电容值要根据输出电流和纹波要求等因素来确定。
4.负载适配：根据负载的特性来设计输出电路，以满足负载对直流电源的需求。
可以采用恒流源、稳压源或者双向DC-DC转换器等电路来实现。
5.保护电路设计：在同步整流电路中加入过载保护、过温保护和短路保护等保护电路，以保证电路的安全运行。
6.性能测试与优化：设计完成后，需要进行性能测试和优化。
常见的测试指标有转换效率、纹波等。
根据测试结果，可以进行电路参数的调整和结构的优化，以提高整体性能。
在实际设计中，还需要考虑到成本、尺寸、工作温度范围、电路复杂度和设计可靠性等因素。
同时，还需要根据具体应用的需求来进行设计。
例如，对于高功率应用，还需要考虑散热和电流限制等问题。
总之，同步整流电路设计旨在将输入的交流电转换为输出的直流电，同时满足一定的效率和纹波要求。
在设计中需要考虑合适的开关元件、控制电路、输出电容、负载适配、保护电路以及性能测试与优化等因素。
在实际应用中，还需要考虑成本、尺寸、可靠性等因素。
同步整流芯片工作原理
同步整流芯片工作原理
同步整流芯片是一种用于直流/直流转换器的高效能器件，能够通过减少反向功率浪费来提高电源转换器的效率。
工作原理：
同步整流芯片使用MOSFET作为开关管，与传统整流器不同，通过在输入端和输出端放置同步开关，同步整流器可以实现主动控制电流流向，使电流仅流向固态开关导通的方向。
这种自动选通的方法减少了反向传导和损耗。
同步整流芯片在正常步进操作期间能够选择电源电压进行平稳控制，这样可以使能源变化减少。
同时，它可以将无效功率降到最低，这意味着它的效率比传统整流器高10%到15%。
在输入电路中，同步整流器通过检测电流流的方向来自动进行控制。
当开关管打开时，输出电压比输入电压高，这时输入电压通过瞬变开关电容电位器后进入滤波器。
这使得电容电位器能够存储、稳定和输出电流，并将任何阻抗折射到输入电路中。
当开关管关闭时，电容电位器的电荷被放电，输出电流进入负载。
同步整流芯片的主要优势：
1.在全负载和轻载下都能保证效率高。
2.可以减少功率的反向传导和损失。
3.提高了系统的可靠性和耐久性。
4.提高了系统能效。
总之，同步整流芯片是现代电子产品中推荐使用的一种电源转换器。
其工作原理简单，性能稳定，成本低廉，是物美价廉的好选择。
同步整流mosfet
同步整流mosfet同步整流MOSFET是一种常见的功率电子器件，广泛应用于交流电到直流电的转换过程中。
它能够实现高效率的整流，提供稳定的直流输出。
本文将从工作原理、应用场景以及优缺点等方面对同步整流MOSFET进行详细介绍。
一、工作原理同步整流MOSFET是一种基于金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）的电子器件。
在交流电到直流电的转换过程中，传统的整流电路采用二极管进行整流，但二极管存在导通压降和反向恢复时间等问题，导致能量损耗较大。
而同步整流MOSFET通过控制MOSFET的导通与关断来实现整流，能够降低能量损耗，提高整流效率。
同步整流MOSFET的工作原理如下：1. 导通状态：当交流电的输入端为正向电压时，控制电路使MOSFET导通，电流通过MOSFET流向负载，实现整流。
2. 关断状态：当交流电的输入端为反向电压时，控制电路使MOSFET关断，阻止电流流向负载。
二、应用场景同步整流MOSFET主要应用于需要高效率整流的场合，如电源适配器、直流稳压电源、电动汽车充电桩等。
相比传统的二极管整流电路，同步整流MOSFET具有以下优势：1. 高效率：同步整流MOSFET能够减小导通压降和反向恢复时间，降低能量损耗，提高整流效率。
2. 稳定性：MOSFET具有良好的开关特性，能够提供稳定的直流输出。
3. 可控性：通过控制MOSFET的导通与关断，可以实现精确的整流控制。
三、优缺点分析同步整流MOSFET作为一种功率电子器件，具有以下优点：1. 高效率：相比传统的二极管整流电路，同步整流MOSFET能够显著提高整流效率，降低能量损耗。
2. 稳定性好：MOSFET具有良好的开关特性，能够提供稳定的直流输出。
3. 可控性强：通过控制MOSFET的导通与关断，可以实现精确的整流控制。
然而，同步整流MOSFET也存在一些缺点：1. 成本较高：同步整流MOSFET的制造成本相对较高，增加了整体设备的成本。
同步整流mos高频化
同步整流mos高频化
同步整流技术是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。
同步整流的基本电路结构是，功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。
用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。
此外，通过一条水平的直线和一条垂直的直线，便可选择开关频率和MOSFET电流。
按最好从满负载的20%至30%的电流值开始进行选择。
此时，可以在正Y轴上读取最优RDS(on)值。
同时，在第四个象限中，显示了并联MOSFET的最佳数量。
在第四个象限中，必须选择之前在第一个象限中选定的MOSFET型号。
然后，按同样的参数（变压器电压、开关频率和电流RMS）对另一个型号的MOSFET重复执行这个选择过程。
比较两次选择所得到的最优RDS(on)值，最优RDS(on)值越低的MOSFET所产生的功耗也越低，因而是更加高效的解决方案。
综上，同步整流mos的高频化可以通过选择合适的开关频率和MOSFET电流，以及利用设计优化表进行优化来实现。
为同步整流选择最优化的MOSFET
应用笔记，版本2.0，2010年5月为同步整流选择最优化的MOSFET1. 引言电源转换器的封装密度日益提高和节能标准越来越严格，要求不断提高电源级的能效。
隔离式电源转换器的次级整流产生的严重的二极管正向损耗是主要的损耗，因此，只有利用同步整流（SR）才可能达到这些标准要求的能效水平。
用MOSFET替代二极管引发了新的挑战——优化系统能效和控制电压过冲。
本应用笔记介绍了通过利用英飞凌OptiMOS™3解决方案的优化表（适用于30 V、40 V、60 V、75 V、80 V、100 V、120 V和150 V等应用）帮助选择最佳MOSFET的方法。
图1. 二极管整流与同步整流之比较2. 同步整流基础知识要选择最优的MOSFET来实现同步整流，必须充分理解MOSFET的功耗产生机制。
首先，必须区分开随负载而变化的导通损耗与基本保持不变的开关损耗。
导通损耗取决于MOSFET的R DS(on)和内部体二极管的正向电压V SD。
随着输出电流的提高，导通损耗（R DS(on)损耗）也会相应地增加。
为确保两个SR MOSFET之间互锁，以避免出现直通电流，必须实现一定的死区时间。
因此，在开启一次侧之前，必须关断相应的MOSFET。
由于该MOSFET正在导通全部续流电流，因此，这些电流将不得不从MOSFET沟道转而流向内部的体二极管，并由此产生额外的体二极管损耗。
体二极管的导通时间很短，仅为50 ns至100 ns左右，因而，当输出电压比体二极管的正向电压高得多时，这些损耗可以忽略不计。
取决于电源转换器的开关频率和输出负载，开关损耗对MOSFET的总功耗有很大影响。
MOSFET开启时，必须对栅极进行充电，以产生栅极电荷Q g。
MOSFET关断时，则必须将栅极中的电荷放电至源极，这就意味着Q g将消散在栅极电阻和栅极驱动器中。
对于特定MOSFET技术，栅极驱动损耗会随着R DS(on)的降低而增加，因为硅片越大Q g就越多。
buck同步整流电路mosfet损耗的计算
buck同步整流电路mosfet损耗的计算1. 引言1.1 背景介绍随着科技的不断发展，电子设备在我们生活中扮演着越来越重要的角色。
在许多电子设备中，直流电源是必不可少的组成部分。
而在直流电源中，buck同步整流电路是一种常见且有效的电路拓扑结构，广泛应用于各种领域中。
在buck同步整流电路中，mosfet作为电路的关键元件，承担着整流和开关的功能。
而mosfet在工作过程中会产生一定的损耗，影响整个电路的效率和性能。
对mosfet的损耗进行准确的计算和分析，对于优化整流电路的性能至关重要。
本文将重点研究buck同步整流电路中mosfet的损耗问题。
通过分析mosfet损耗的来源、计算方法、影响因素以及优化方法，希望能为电子设备的设计和性能优化提供一定的参考。
通过深入了解mosfet的损耗问题，可以更好地理解整流电路的性能特点，为未来的研究和发展方向提供指导。
本文旨在全面探讨mosfet损耗对整流电路的影响，并为未来在这一领域开展更深入的研究工作提供借鉴和参考。
1.2 问题提出在实际工程中，buck同步整流电路是一种常见的电源转换电路，它能够将输入电压转换为稳定的输出电压，广泛应用于电子设备中。
在buck同步整流电路中，mosfet器件的损耗问题一直是制约其性能的一个重要因素。
问题提出：mosfet器件在buck同步整流电路中存在着较大的损耗，这些损耗主要包括导通损耗和开关损耗。
导通损耗是mosfet器件在导通状态下的功耗，开关损耗是mosfet器件在切换过程中由于开关过程中的导通电阻带来的功耗。
这些损耗不仅会导致mosfet器件发热严重，影响整流电路的稳定性和效率，还会影响整个系统的性能表现。
如何减小mosfet器件的损耗，提高整流电路的效率和稳定性，成为了当前研究的焦点之一。
为了解决mosfet器件损耗的问题，需要对其损耗进行深入的研究和分析，探讨其来源和计算方法，寻找影响其损耗的因素，并提出相应的优化方法，以提高整流电路的性能和效率。
同步整流下功率MOSFET的分析介绍
同步整流下功率MOSFET的分析介绍同步整流技术就是用功率（MOSFET）代替普通（二极管）或者肖特基二极管进行整流,所以,研究同步整流技术,就必须首先深入地了解同步整流器件,即功率MOSFET。
不但应该深入研究功率MOSFET的导电特性,而且要基于其整流损耗模型,进行整流损耗分析。
除此之外,对于大电流运行情况,同步整流技术的整流损耗是否总是优于肖特基二极管的整流损耗。
MOSFET为电压控制型器件,电压控制意味着对电场能的控制,故称作为电场效应（晶体管）。
MOSFET是利用多数载流子导电的器件,因而又称之为单极性晶体管。
MOSFET下的电压控制机理是利用栅极电压的大小来改变感应电场生成的导电沟道的厚度感生电荷的多少,来控制漏极（电流）Id的。
当栅极电压Vg小于门槛电压Vth时,无论Vds的极性如何,两个PN结中,总有一个PN结是反向偏置的,因此漏极电流Id几乎为零,这种情况下形成耗尽层,MOSFET下不能导通。
当栅极电压Vg大于门槛电压Vth时,漏极和源极之间形成N型沟道,由于N 型沟道的电阻很小,故在漏源正电压Vd的作用下,（电子）从源极流向漏极,或者说,正电荷从漏极流向源极,这就是通常采用的MOSFET正向导电特性。
事实上,可以看出,栅极电压Vgs的作用仅仅是在于形成漏极和源极之间的N型导电沟道,而N型导电沟道相当于一个无极性的等效电阻。
因而从理论上分若改变漏源极的电压极性,即漏源极加反向电压,电子会反向从漏极流向源正电荷将从源极流向漏极,实现MOSFET反向导电特性。
从以上分析可知,MOSFET实际上是一个双向导电器件,只是在以往的应用中无须利用到反向导电特性,而形成MOSFET单向导电的一般概念。
在输出功率不大的（芯片）内,功率MOSFET一般就采用大宽长比的CMOS工艺来制作,但如果对要求大功率输出,特别是在耐压要求很高的情况下,片内功率管就需要采用VDMOS结构。
VDMOS管能满足高达六七百伏的输入电压的要求,同时能够提供几十安培的工作电流。
大功率同步整流电路
大功率同步整流电路大功率同步整流电路是一种高效的整流电路，它采用低导通电阻的电力MOSFET作为整流元件，以降低整流损耗和提高整流效率。
相比于传统的硅整流二极管，电力MOSFET具有更低的导通电压降，因此能够更好地满足大功率整流的需求。
大功率同步整流电路的工作原理是，当变压器副边电压高于或低于整流电路的输出电压时，电力MOSFET处于导通状态，电流通过整流元件形成回路，同时将电能转换为直流电能。
当变压器副边电压低于或高于整流电路的输出电压时，电力MOSFET处于截止状态，整流电路的输出电压保持不变。
由于电力MOSFET具有极低的导通电阻，因此整流电路的效率非常高，同时也能够减小整流器的体积和重量。
相比于传统的硅整流二极管，电力MOSFET具有更高的开关频率和更低的导通电压降，因此能够更好地满足大功率整流的需求。
此外，由于电力MOSFET是电压控制型器件，因此它不需要反向电压进行关断，从而简化了驱动电路的设计。
在大功率同步整流电路的应用中，需要注意以下几个问题。
首先，电力MOSFET的驱动电路设计需要特别注意，因为它的开关特性与硅整流二极管不同。
其次，电力MOSFET在关断时会产生较大的di/dt，因此需要在驱动电路中加入吸收电路来减小关断过电压。
最后，为了确保电力MOSFET在任何情况下都能够可靠地关断，需要采用强迫关断技术。
总的来说，大功率同步整流电路是一种非常高效和可靠的整流技术，它能够有效地降低整流损耗和提高整流效率。
随着电力电子技术的不断发展，大功率同步整流电路的应用前景将会越来越广泛。
此外，大功率同步整流电路在应用中还需要注意一些细节问题。
例如，在选择电力MOSFET时需要考虑其额定电流和耐压值是否满足实际需求。
同时，为了减小开关噪声和提高散热性能，需要在电路中加入适当的缓冲电路和散热器。
另外，还需要对输入和输出电压进行监测和控制，以确保整个系统稳定运行。
另外值得一提的是，大功率同步整流电路在充电电源、不间断电源（UPS）、电机控制等领域都有着广泛的应用前景。
升压芯片 同步整流
升压芯片同步整流技术
升压芯片中的同步整流技术是一种采用通态电阻极低的专用功
率MOSFET来取代整流二极管，以降低整流损耗的新技术。
这种技术能大大提高DC/DC变换器的效率，并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。
同步整流的基本电路结构中，功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。
当使用功率MOSFET作为整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步，才能完成整流功能。
在升压芯片中，同步整流技术能大大减少开关电源输出端的整流损耗，从而提高转换效率，降低电源本身的发热。
例如，DK5V45R25和DK100R20是锂电池升压输出5V1A、2A的同步整流升压经典IC，而FP6717和FP6716则是锂电池升压输出5V3A、5V2A中的佼佼者。
此外，还有一款12V转24V10A的升压同步整流芯片，它采用同步整流MOSFET代替传统异步变换器的续流二极管，极大地提高了电源转换效率，并支持高压大电流方案，满足各类高压设备的供电需求。
这款芯片还具有灵活的设置功能，如通过外接一个电容可设置工作频率，通过调整外部电阻可灵活调整启动和关闭电压，还具备欠压锁定功能等。
总的来说，同步整流技术在升压芯片中的应用，对于提高电源转换效率、降低能耗、优化电源管理等方面具有重要的意义。
同步整流开关的功率MOSFET关键特性有哪些
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。
mos管同步整流电路
mos管同步整流电路mos管同步整流电路是一种常用的电子电路，用于将交流电转换为直流电。
它由一组MOS管和其他电子元件组成，能够有效地实现电能的转换和传输。
本文将详细介绍mos管同步整流电路的工作原理、特点和应用。
mos管同步整流电路的工作原理是利用mos管的导通和截止特性，将交流电转换为直流电。
在mos管同步整流电路中，有两个mos 管分别作为同步开关和反向恢复二极管。
当交流电输入时，同步开关mos管根据控制信号的变化，通过不断开关来调整电流的通断，实现交流电的整流。
反向恢复二极管则用于提供一个低阻抗的通路，使得电流可以顺利流过。
mos管同步整流电路具有一些特点。
首先，它具有高效率和高可靠性。
由于mos管的导通和截止速度快，能够快速响应控制信号，从而减少能量损耗。
其次，它具有较低的电压波动和电流波动。
mos 管同步整流电路能够有效地滤除交流电的高频噪声和波动，输出的直流电电压和电流较为稳定。
此外，mos管同步整流电路还具有体积小、重量轻、结构简单等优点。
mos管同步整流电路在实际应用中有着广泛的应用。
首先，它常用于电源供电系统中，用于将交流电转换为直流电，为其他电子元件提供稳定的电源。
其次，它还可用于电动车、太阳能发电系统等领域，实现对电能的有效管理和利用。
此外，mos管同步整流电路还可用于电动机驱动、照明系统、通信设备等领域。
mos管同步整流电路是一种常用的电子电路，能够将交流电转换为直流电。
它具有高效率、高可靠性、低波动等特点，广泛应用于电源供电系统、电动车、太阳能发电系统等领域。
通过合理设计和控制，mos管同步整流电路能够实现对电能的有效管理和利用，为人们的生活和工作带来便利和效益。
可提高电源效率的同步整流控制芯片
可提高电源效率的同步整流控制芯片随着环保意识的提升，在多国政府法规积极推动之下，促使电子产品对电源供应器规格要求越来越严格。
电源功率密度的不断提高，对于电源次级整流的要求越来越高，整流器件从最初的肖特基管整流，发展到用同步整流开关管替代二极管以降低功耗。
同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。
它能大大提高DC/DC 转换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。
功率Mosfet 属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。
用功率MOSFET 做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。
鹏源电子是一家专业为新型能源产品配套电子零件的代理商，致力为客户提供一站式的专业化服务。
公司拥有一批经验丰富的工程师并与多家研究机构有良好的合作关系，能为客户提供元器件选择、成套方案提供等增值服务，自成立以来，公司的营业额和机构不断增长，已经在香港、深圳、北京、上海分别设立办事处，全面服务国内电力电子企业。
为满足客户高端，高功率密度的要求，鹏源电子致力于提供强有竞争力的同步整流解决方案。
采用擎力科技专利技术的同步整流控制芯片，配合IXYS 的同步整流专用Trench MOSFET，可以提高电源效率2%～8%。
擎力科技拥有多项同步整流电源管理IC 美国专利权，其同步整流技术已领先世界级电源管理设计公司。
擎力以AC/DC 二次侧的同步整流专利为核心技术，完成高效能电源供应器之理想，将AC/DC 的效率达到最大化，其同步整流IC 是目前全世界唯一能同时使用CCM 及DCM 模式的同步整流控制IC。
IXYS 是纳斯达克上市的美国领先半导体制造商，该公司致力于提高效率、降低能耗的功率半导体产品的研发和生产，其产品以高可靠性和高性能为业界所推崇。
其为同步整流而开发的Trench Mosfet 导通电阻Rds(on)低至1mΩ。
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为同步整流选择最优化的MOSFET中心议题：同步整流基础知识优化同步整流MOSFET解决方案：确定优化MOSFET的负载电流借助四象限SR器件优化表选择MOSFET1. 引言电源转换器的封装密度日益提高和节能标准越来越严格，要求不断提高电源级的能效。
隔离式电源转换器的次级整流产生的严重的二极管正向损耗是主要的损耗，因此，只有利用同步整流（SR）才可能达到这些标准要求的能效水平。
用MOSFET替代二极管引发了新的挑战——优化系统能效和控制电压过冲。
本应用笔记介绍了通过利用英飞凌OptiMOS™3解决方案的优化表（适用于30 V、40 V、60 V、75 V、80 V、100 V、120 V 和150 V等应用）帮助选择最佳MOSFET的方法。
图1. 二极管整流与同步整流之比较. 同步整流基础知识要选择最优的MOSFET来实现同步整流，必须充分理解MOSFET的功耗产生机制。
首先，必须区分开随负载而变化的导通损耗与基本保持不变的开关损耗。
导通损耗取决于MOSFET的RDS(on)和内部体二极管的正向电压VSD。
随着输出电流的提高，导通损耗（RDS(on)损耗）也会相应地增加。
为确保两个SR MOSFET之间互锁，以避免出现直通电流，必须实现一定的死区时间。
因此，在开启一次侧之前，必须关断相应的MOSFET。
由于该MOSFET 正在导通全部续流电流，因此，这些电流将不得不从MOSFET沟道转而流向内部的体二极管，并由此产生额外的体二极管损耗。
体二极管的导通时间很短，仅为50 ns至100 ns左右，因而，当输出电压比体二极管的正向电压高得多时，这些损耗可以忽略不计。
取决于电源转换器的开关频率和输出负载，开关损耗对MOSFET的总功耗有很大影响。
MOSFET开启时，必须对栅极进行充电，以产生栅极电荷Qg。
MOSFET关断时，则必须将栅极中的电荷放电至源极，这就意味着Qg将消散在栅极电阻和栅极驱动器中。
对于特定MOSFET技术，栅极驱动损耗会随着RDS(on)的降低而增加，因为硅片越大Qg就越多。
在总开关损耗中占很大比例的另一种损耗与MOSFET的输出电容Coss和反向恢复电荷Qrr有关。
MOSFET关断时，必须将Qrr移走，并且必须将输出电容充电至次级变压器电压。
这个过程会导致反向电流峰值，该电流将耦合到交换环路的电感中。
所以，这些电量将被转移至MOSFET的输出电容，加上之前存储的电量，将由此产生电压尖峰。
这些电量将触发LC振荡电路。
LC振荡电路的性能取决于印刷电路板的感应系数和MOSFET的输出电容Coss。
LC电路的寄生串联电阻将减弱振荡。
由于这种在关断过程中产生的感应电量直接取决于MOSFET Coss（相应地，当输出电容被充电至次级变压器电压时，则为输出电荷Qoss），因此，总Coss决定了容性关断损耗。
对于栅极电荷也是如此，Qoss会随着RDS(on)的降低而增加。
因此，总是能找到可以实现最高效率的导通损耗与开关损耗之间的平衡点。
大致上，对于OptiMOS™3产品而言，Qrr可以忽略不计，因为其对总功耗的影响微乎其微。
在这种情况下，Qrr仅被视为MOSFET体二极管的反向恢复电荷，而数据手册中的Qrr则是按照JEDEC标准测得的，因此，除体二极管Qrr之外，还包含MOSFET的部分输出电荷。
此外，其他因素也会导致应用中的实际Qrr值低于数据手册所提供的Qrr值。
数据手册中的值是在对体二极管施以允许的最高MOSFET漏极电流、体二极管导通时间长达500 μs并且di/dt值固定为100A/μs的条件下测得的。
在实际应用中，通常电流仅为最高漏极电流的三分之一左右甚至更低，体二极管导通时间在20ns至100ns范围内，并且di/dt可能高达800A/μs。
3. 优化同步整流MOSFET要优化SR MOSFET的效率，必须找到开关损耗与导通损耗之间的最佳平衡点。
在轻负载条件下，RDS(on)导通损耗占总功耗的比例极低。
在这种情况下，在整个负载范围内基本保持不变的开关损耗是主要损耗。
但是，当输出电流较高时，导通损耗则成为最主要的损耗，其占总功耗的比例也最高，请参见图2。
图2. 功耗构成与输出电流的关系在选择最适当的MOSFET时，必须特别注意RDS(on) 的取值范围，。
当RDS(on)超出最优值时，总功耗将随RDS(on)的提高而线性增加。
但当RDS(on) 降至低于最优值时，总功耗也会因输出电容的快速增加而急剧上升。
此外，在图3中可以看出，可实现最低功耗的RDS(on)值范围相当宽。
在本例中，当RDS(on)在1毫欧姆至3毫欧姆范围内时，总功耗始终大致相同。
但是，在此范围之外，RDS(on)仅下降0.5毫欧姆，便会令总功耗提高一倍，从而严重降低电源转换器的效率。
图3. 功耗与RDS(on)值的关系对于优化SR，另一个重要的问题是正确选择MOSFET封装。
只要将TO-220封装替换为SuperSO8封装即可实现效率提升。
这是因为，SuperSO8封装的电阻占总RDS(on)的比例更低。
在降低RDS(on)的同时，保持输出电容不变，能够降低FOMQoss。
FOMQoss是特定MOSFET解决方案的性能指标（FOMQoss= RDS(on) * Qoss）。
因此，降低FOMQoss可以降低开关损耗，从而提高系统能效。
4. 应当按何种负载电流优化MOSFET？要在整个负载范围内实现均衡的效率，必须借助四象限SR器件优化表对MOSFET电流做出合理的选择。
采用满负载优化，可以在输出电流较高时实现良好的效率。
但是，当负载较低时，这种方法会大大降低效率，并且所需并联MOSFET的数量将多得不能接受。
因此，必须找到最优MOSFET电流，以在整个输出电流范围内实现相对恒定的效率值。
为阐明这个问题，图4显示了不同优化方法得到的效率。
图中所示效率曲线为，当变压器电压为40V、栅极驱动电压为10V、开关频率为100kHz时计算得到的12V同步整流级的效率。
在75V优化表中选择 IPP034NE7N3，按10 A MOSFET电流进行设计，所得到的优化方案仅需一个MOSFET。
，这种优化方案能够在低电流时实现很高的效率，而在高电流时效率却极低。
按50 A进行优化设计，所得到的最佳方案则需要5个MOSFET。
采用这种优化方案，低电流时的效率将低得不能接受，但在满负载时可以达到最高效率。
因此，对该设置而言，最佳优化方案是采用两个并联的MOSFET，从而获得整体均衡的效率。
通常，按最高输出功率的20%至30%对MOSFET进行优化，可以获得均衡的总体效率。
对于强调轻负载效率的系统，可以按最高电流的10%至20%的低电流进行优化；而对于高负载设计，则适于按最高电流的60%进行优化。
应当避免按100%输出负载进行优化，因为这会严重降低系统的低负载效率，并大大增加所需并联的MOSFET数量。
图4. 不同优化方法实现的效率不尽相同5. 借助四象限SR器件优化表选择MOSFET为了帮助开发人员更轻松地为SR应用选择最优MOSFET，下面介绍一个四象限SR器件优化表。
借助这个优化表，可以根据三个应用参数找到最适合的器件：次级变压器电压、开关频率和RMS MOSFET电流。
为便于理解，图5给出了一个实际的例子。
图5. 四象限SR器件优化表使用优化表时，首先从次级变压器电压开始。
在所用电压值位置，画一条垂直的直线。
在两条线相交处可以选出特定的MOSFET。
通过一条水平的直线和一条垂直的直线，便可选择开关频率和MOSFET电流。
如前面所讨论，按最好从满负载的20%至30%的电流值开始进行选择。
此时，可以在正Y轴上读取最优RDS(on)值。
在第四个象限中，显示了并联MOSFET的最佳数量。
在第四个象限中，必须选择之前在第一个象限中选定的MOSFET型号。
然后，按同样的参数（变压器电压、开关频率和电流RMS）对另一个型号的MOSFET重复执行这个选择过程。
比较两次选择所得到的最优RDS(on)值，最优RDS(on)值越低的MOSFET所产生的功耗也越低，因而是更加高效的解决方案。
这个MOSFET选择方法，是在假定应用具备最优开关性能的条件下计算得到的。
如果发生了诸如动态开启或雪崩等二阶效应，那么这个优化表可能不准确。
此外，硬开关转换器拓扑可实现最佳结果。
任何谐振软开关拓扑均可能导致失配，因为可以回收利用开关过程产生的部分电量。
在这种情况下，实际最优RDS(on) 值将低于计算得到的值。
请注意，一次侧采用准谐振拓扑（例如相移ZVS全桥）也可使二次侧的同步整流实现硬开关性能，从而也可以利用这种设计优化表来进行优化。
从这种优化表得到的所有结果，均以理想的MOSFET性能为前提。
根据经验，实际应用的结果与按理想状况计算得到的结果有所不同。
因此，利用这种优化表得到的结果应作为最优器件选择的参考，以防止MOSFET性能不足或过高。
如果利用这种优化表得到的结果是在两个不同的并联MOSFET数量之间，那么，数量较低的方案是适于低负载的优化方案，而数量较高的方案则是更适于高功率的优化方案。
此外，任何与同步整流级并联的缓冲网络均会影响器件的选择，因此，在设计时也必须予以考虑。
要在整个负载范围内实现总体优化，仅一次计算是不够的。
除按特定负载值（电流值）计算最优MOSFET之外，还需要按不同负载电流在这个四象限优化表上进行多次计算，以扩大优化范围。
同时，还要根据实际应用要求，调整所得结果。