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各封裝類型下的最大功率級 - 功率因數校正最佳策略:如何選取合適的MOSFET?

來源:Vishay公司 作者:秩名2014年07月25日 09:55
[導讀] 各封裝類型下的最大功率級詳見表1。

  為滿足80 Plus“金級”效率標準的要求,所有級的合并損耗是額定輸出功率的約12%。單純PFC MOSFET損耗應限制到總輸出功率的約2%或封裝功率限值,(以二者中的較低者為準)。“TO”封裝的最大功率損耗限值為:

  · PowerPAK®SO-8L (5x6): 5W

  · PowerPAK®8x8: 7W

  · TO-220/TO-220F: 10 W

  · TO-247: 20W

  · Super TO-247/Tmax: 25W

  因此,由傳導損耗和開關損耗構成的最大封裝功率限值不應超過上述水平。傳導損耗用公式I2*R來計算,其中考慮到了器件的RDS(on)以及其溫度系數。開關損耗不僅需要考慮Qg、Qgd和Qgs,還需要考慮Qoss,Qoss是Coss的積分函數。

  傳統的FOM,即RDS(on)(典型值)*Qg(典型值)并不考慮器件的Coss/Qoss,但這是一個非常重要的損耗,特別是在開關損耗大于傳導損耗的輕負載情況下。開關損耗的這一成分是在充電(當器件斷電時)和放電(當器件通電時)情況下產生的,必需在設計中加以考慮。Coss/Qoss越大,開關損耗就越大。此外,Qoss損耗是固定的并且獨立于負載,這一點可從標準公式Poss = ½ CV2 x Fsw中看出,其中Fsw是開關頻率。

  在通用輸入電源中,PFC MOSFET始終受到380 VDC至400 VDC的主體 (bulk) DC總線電壓的限制。因此,輸出開關損耗有可能在總損耗中占相當大的比例。高壓MOSFET (HVM)的Coss隨著所施加的VDS的不同而有相當大的變化。為說明輸出電容器的非線性,可以使用Poss = ½ Coer x V2 x Fsw作為損耗計算公式。Coer是由產品說明書提供的有效電容,與MOSFET的集成Coss具有相同的存儲能量和相同的損耗。所以,新FOM現在為Rds(on)(典型值) * (Qswitch (典型值) + Qoss),其中Qswitch是Qgd和Qgs的組合。

  例如,我們使用一個最大封裝功率損耗為8 W且對傳導損耗和開關損耗的貢獻各為4 W的TO-220 / TO-220F器件。這樣Coss/Qoss損耗將占到總封裝損耗的約20%,或總開關損耗的約40%,這是標準FOM公式沒有加以考慮的一個較大損耗。

  由于有許多可用封裝選項,所以表1列出了針對不同封裝的最大功率額定值。請注意,每種封裝都有一系列器件可供選用,所以有可能對廣泛的輸出功率推薦相同的封裝。為了實現SMT封裝(如PowerPAK®SO-8L (5x6) 和PowerPAK®8x8)的最大可能功率耗散,有必要將PCB溫度保持在最壞條件下的應用要求值。建議最大額定值因此受到系統熱考慮事項而非封裝損耗的限制。

 各封裝類型下的最大功率級
表1:各封裝類型下的最大功率級

 

  本文選自電子發燒友網6月《智能工業特刊》Change The World欄目,轉載請注明出處!

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