DCDCコンバータ|評価編

同期整流降圧コンバータのスイッチング損失

2017.10.03

この記事のポイント

・同期整流降圧コンバータのスイッチング損失は、スイッチングの遷移時間とその間の電力とスイッチング周波数から算出する。

前回は、同期整流降圧コンバータのパワースイッチである出力段MOSFETの導通損失を考察しました。今回は、スイッチノードに発生するスイッチング損失を考えてみます。

20170912_graf_10

スイッチング損失

スイッチング損失は文字通りスイッチング動作にともなう損失です。ここでは、PSWHの記号を使います。

同期整流降圧コンバータの同期スイッチ(ハイサイド+ローサイド)は、模式的に考えるとVINとGNDの電圧をスイッチ(オンオフ)します。単純には、この遷移時間の電力にスイッチング周波数をかけた値がスイッチング損失になります。以下の波形図のLXを参照してください。ちなみに、完全にオンまたはオフしている期間の損失は前回説明した導通損失になります。

PSWHは以下の式で算出できます。

20170912_graf_11

立ち上がりおよび立ち下がり時間を底辺、VINを高さとした三角形部分の電力が損失となります。立ち上がり/立ち下がりが速ければ遷移時間での損失は少なくなりますが、スイッチング周波数のファクタがあるので、スイッチング損失を低減するには、スイッチングの遷移時間とスイッチング周波数の両方を考えなければなりません。

次回はデッドタイムの損失を予定しています。

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スイッチングレギュレータの採用検討や、設計した電源回路確認に必要なスイッチングレギュレータの特性を理解し評価する方法が示されています。

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