ZHCSTZ0 November 2023 BQ25756E
PRODUCTION DATA
- 1
- 1 特性
- 2 应用
- 3 说明
- 4 说明（续）
- 5 器件比较
- 6 引脚配置和功能
- 7 规格
- 8 详细说明
- 9 应用和实施
- 10电源相关建议
- 11布局
- 12器件和文档支持
- 13修订历史记录
- 14机械、封装和可订购信息
9.2.1.2.8 功率 MOSFET 选择
四个外部 N 沟道 MOSFET 用于同步开关降压/升压电池充电器。栅极驱动器集成到具有 5V 栅极驱动电压的 IC 中。可将外部栅极驱动电压直接提供至 DRV_SUP 引脚，以提高效率。
品质因数 (FOM) 通常用于根据导通损耗和开关损耗之间的权衡来选择合适的 MOSFET。对于顶部 MOSFET，FOM 定义为 MOSFET 导通电阻 RDS(ON) 与栅漏电荷 QGD 的乘积。对于底部 MOSFET，FOM 定义为 MOSFET 导通电阻 RDS(ON) 与总栅极电荷 QG 的乘积。
FOM 值越低，总功率损耗越低。通常，在相同的封装尺寸下，较低的 RDS(ON) 具有较高的成本。
顶部 MOSFET 损耗包括导通损耗和开关损耗。以降压模式运行为例，功率损耗是占空比 (D=VOUT/VIN)、充电电流 (ICHG)、MOSFET 导通电阻 (RDS(ON)_top)、输入电压 (VIN)、开关频率 (fS)、开通时间 (ton) 和关断时间 (toff) 的函数：
- IL_DC 平均电感器直流电流；
- Iripple 是电感器电流纹波峰峰值；
第一项 Pcon_top 表示直接的导通损耗。第二项 Psw_top 表示顶部 MOSFET 中的多个开关损耗项，包括电压和电流重叠损耗 (PIV_top)、MOSFET 寄生输出电容损耗 (PQoss_top) 和栅极驱动损耗 (PGate_top)。计算电压和电流重叠损耗 (PIV_top)：
- ton 是 MOSFET 开通时间，即 VDS 从 VIN 到几乎为零的下降时间（MOSFET 开启导通电压）；
- toff 是 MOSFET 关断时间，即 IDS 从 Ipeak 到零的下降时间；
MOSFET 导通时间和关断时间的计算公式如下：
其中 Qsw 是开关电荷，Ion 是导通栅极驱动电流，Ioff 是关断栅极驱动电流。如果 MOSFET 数据表中未给出开关电荷，则可通过栅漏电荷 (QGD) 和栅源电荷 (QGS) 来估算开关电荷：
可通过栅极驱动器的 REGN 电压 (VREGN)、MOSFET 平坦电压 (Vplt)、总导通栅极电阻 (Ron) 和关断栅极电阻 (Roff) 来估算栅极驱动电流：
计算顶部 MOSFET 寄生输出电容损耗 (PQoss_top)：
- Qoss 是 MOSFET 寄生输出电荷，可以在 MOSFET 数据表中找到。建议限制总开关节点电容 CSW (nF) < 160/VIN；例如，对于 36V 应用，建议保持总 CSW < 4.44nF
计算顶部 MOSFET 栅极驱动损耗 (PGate_top)：
- QGate_top 是顶部 MOSFET 栅极电荷，可在 MOSFET 数据表中找到；
- 请注意，此处使用 VIN 而不是实际栅极驱动电压，因为栅极驱动是基于 LDO 通过 VIN 生成的，当使用 VIN 进行栅极驱动损耗计算时，所有与栅极驱动相关的损耗都被考虑在内。
- 或者，栅极驱动电压可以由外部高效电源直接提供到 DRV_SUP 引脚。在这种情况下，驱动栅极的功率损耗变为：PGate_top = VDRV_SUP· QGate_top · fS
底部 MOSFET 损耗还包括导通损耗和开关损耗：
第一项 Pcon_bottom 表示直接的导通损耗。第二项 Psw_bottom 表示底部 MOSFET 中的多个开关损耗项，包括反向恢复损耗 (PRR_bottom)、死区时间体二极管导通损耗 (PDead_bottom) 和栅极驱动损耗 (PGate_bottom)。下面提供了详细计算：
- Qrr 是底部 MOSFET 反向恢复电荷，可在 MOSFET 数据表中找到；
- VF 是体二极管正向导通压降；
- tdead_rise 是顶部和底部 MOSFET 之间的 SW 上升沿死区时间，约为 45ns；
- tdead_fall 是顶部和底部 MOSFET 之间的 SW 下降沿死区时间，约为 45ns；
PGate_bottom 可以遵循与顶部 MOSFET 栅极驱动损耗计算方法相同的方法。