雙管正激變換器的工作原理與FOM

為進一步加以說明，不妨考慮一個最大功率損耗為8 W的TO-220 / TO-220F器件。假設(shè)這是對PFC應(yīng)用的最優(yōu)選擇。最優(yōu)是意思是導(dǎo)通損耗為額定功率下總損耗的40 % - 50 %。這也會是雙開關(guān)轉(zhuǎn)換器的最優(yōu)解嗎?答案當(dāng)然不是。在雙開關(guān)拓?fù)渲?，C_oss / Q_oss和Q_sw對總損耗的貢獻約為87%，其余為導(dǎo)通損耗。導(dǎo)電損耗與開關(guān)損耗之間這種不均衡對效率和成本非常不利。導(dǎo)通損耗小于單開關(guān)PFC轉(zhuǎn)換器情況的原因是，所使用的每個MOSFET具有單開關(guān)PFC電路的一半電流，同時以兩倍頻率進行切換。

　　任何開關(guān)電路都有兩種開關(guān)損耗。第一種由于接通和關(guān)斷期間發(fā)生的Vds x Ids交接而產(chǎn)生的損耗。這些損耗用所謂“Qsw”來衡量，它是Q_gd和Q_gs的組合，代表MOSFET的有效開關(guān)電荷。開關(guān)損耗是負(fù)載和開關(guān)頻率的函數(shù)。

　　第二種開關(guān)損耗與MOSFET輸出電容C_oss的充放電有關(guān)。在ATX電源中，流行的雙開關(guān)正向轉(zhuǎn)換器緊跟具有約400 V輸入電壓。因此，輸出電容C_os開關(guān)損耗是總損耗的一大部分。器件的C_oss / Q_oss是一個非常重要的損耗，特別是在輕負(fù)載情況下開關(guān)損耗超過導(dǎo)電損耗。該損耗基本與負(fù)載和Q_sw無關(guān)，在選擇合適MOSFET時需要連同Q_sw一起予以考慮。與特定應(yīng)用有關(guān)的基于損耗貢獻的FOM為：

　　導(dǎo)電損耗 (R_ds(on)) + 開關(guān)損耗 (Q_switch) + 輸出損耗 (Q_oss)。

　　高壓MOSFET的C_oss隨著所施加的V_DS的不同而有相當(dāng)大的差異。該差異對高壓超結(jié)功率MOSFET(圖3a)比對平面式(圖3b)顯著更大。為說明輸出電容器的非線性，可用P_oss = ? C_o(er) x V² x F_sw作為近似的損耗公式。(C_o(er)是等效電容，它和C_oss具有相同的損耗，而通常C_oss包含于規(guī)格書中)。需要指出的是，與輸出電容相關(guān)的損耗(在任何高壓拓?fù)渲卸际强倱p耗公式的一個重要組成部分)在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FOM= R_DS(on) (typ) * Q_g (typ) 中并未得到考慮。但它們對本分析中使用的與特定應(yīng)用相關(guān)的FOM(用于器件選型)是必不可少的。

　　在牢記這個要求的情況下，我們提出了一個元件列表，其中元件將在典型工作條件下實現(xiàn)雙管正激變換器的最高效率，以確保實現(xiàn)最高效的設(shè)計。每個MOSFET都有小于總轉(zhuǎn)換器損耗的0.5%的目標(biāo)損耗。因此對于400 W ATX電源，損耗不會超過每個器件2 W。表1說明了此類電源的假設(shè)工作條件。

　　由于提供許多封裝選項，所以表2列出了采用不同封裝的產(chǎn)品的推薦最大功率額定值。