新型MOSFET在升壓變換器中減少開關損耗的解決方案

    摘要：升壓變換器通常應用在彩色監視器中。為提高開關電源的效率，設計者必須選擇低開關損耗的MOSFET。在升壓變換器中，利用QFET新型MOSFET能夠有效地減少系統損耗。

    1 引言

    在開關電源設計中，效率是一個關鍵性的參數。輸入和輸出濾波電容器、變壓器磁芯的幾何圖形與特性及開關器件等，都會影響系統的效率。為減小濾波電容和磁性元件的尺寸，開關電源的頻率在不斷提高。因此，功率器件的開關損耗在整個系統損耗中占有更大的比重。選用低開關損耗的MOSFET，是提高SMPS效率的重要環節。快捷（又名仙童）半導體新發明的QFET系列，是新一代功率MOSFET，用其可以獲得低開關損耗。本文回顧了升壓型變換器的基本工作原理，作為QFET的一個應用實例，介紹了FQP10N20型QFET在70W彩色監視器升壓變換器電源中作為開關使用的優點。

    2 升壓變換器工作原理

    升壓變換器是將一個DC輸入電壓變換成比輸入電壓高的并經過調整的DC輸出電壓的電源變換器，其基本電路如圖1所示。當開關Q1導通時，輸入DC電壓Vi施加到電感器L的兩端，二極管D因反偏而截止，L儲存來自輸入電源的能量。當開關Q1關斷時，L中的儲能使D正偏而導通，并將能量傳輸到輸出電容C和負載R中。

圖1升壓變換器基本電路

    圖2為圖1電路的相關波形。穩態時在一個開關周期內，電感器L儲存的能量與釋放的能量保持平衡，用伏秒積表示如下：

    ViDTs=(VO－Vi)(1－D)Ts（1）

    式中Ts為開關周期，D為開關占空比。從式（1）可得：

    由于D<1， 故 VO>Vi。L兩端的電壓為：

    當開關Q1開通時，根據公式(3)，電感電流的變化可用式(4)計算：