ZHDA050A January   2026  – February 2026 TPS61287

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2功率 MOSFET 选择的关键参数
    1. 2.1 静态特性
    2. 2.2 动态特性
    3. 2.3 热参数
  6. 3MOSFET 选择工具简介
    1. 3.1 在计算工具中输入 MOSFET 参数
    2. 3.2 检查结果
  7. 4计算器工具 MOSFET 选择示例和工作台评估
  8. 5总结
  9. 6参考资料
  10. 7修订历史记录

动态特性

动态参数与开关速度和栅极驱动器所需的能量有关。

MOSFET 的固有电容 (Ciss、Coss、Crss) 决定了开关行为。图 2-1 所示为常用升压器件低侧 MOSFET 的开关过程,然后说明了这些电容的作用。

 MOSFET 开关波形图 2-1 MOSFET 开关波形

电容如何影响开关速度:当 MOSFET 导通时,栅极驱动器必须对 Ciss(输入电容)充电,以便首先导通 MOSFET(从 t0 到 t2)。当 VGS 达到平坦电压,驱动器电流会消耗以使 Crss 放电,从而使 VDS 下降(从 t2 下降到 t3)。更大的总栅极电荷 (Qg) 和电容需要更多的驱动电流和开关时间。

通常,如果电容更大,会产生两种负面影响:

  1. 开关损耗增加:较慢的开关转换会增加高电压和高电流重叠(图 2-1 中的 t1 至 t3 和 t6 至 t8)的时间,从而导致高开关损耗 (Psw) 和低效率。
  2. 击穿风险:如果开关关断速度太慢,则没有足够的时间来防止高侧和低侧开关同时导通。这种击穿情况会在输出电压轨上造成短路,并且很有可能损坏 MOSFET 和升压控制器。

对于具有可调死区时间的控制器,死区时间必须设置为长于开关的关断延迟和下降时间之和,以避免击穿。而对于 TPS61287 等具有固定死区时间的控制器,所选 MOSFET 必须具有足够低的 Qg 或结电容,以验证开关时间是否短于固定死区时间。

 动态特性较差时的开关行为图 2-2 动态特性较差时的开关行为
 动态特性良好时的开关行为图 2-3 动态特性良好时的开关行为

图 2-2图 2-3 清楚展示了高动态参数对开关速度的负面影响以及击穿风险。

但是,MOSFET 结电容不是尽可能小。结电容过小会导致开关速度过快,从而增加 SW 电压尖峰(纳秒级的瞬变电压),进而导致 MOSFET 和芯片过压应力。为确保 TPS61287 的安全,TI 建议工程师将 SW 的电压尖峰控制在 36V 以下。

 使用低电感探头进行 SW 电压尖峰测量图 2-4 使用低电感探头进行 SW 电压尖峰测量.

如果由于选择了具有极小结电容的 MOSFET 而导致 SW 电压尖峰过高,TI 建议在 MOSFET 的栅极上串联一个驱动电阻器 (RDRV) 来降低驱动速度,从而降低 SW 电压尖峰。

 栅极驱动电阻器可降低驱动速度并减少 SW 电压尖峰图 2-5 栅极驱动电阻器可降低驱动速度并减少 SW 电压尖峰