KOKA037 Application note

KOKA037 October 2022 LM5123-Q1

2.11 MOSFET 선택

전원 MOSFET을 선택하면 DC-DC 컨트롤러의 성능에 상당한 영향을 미칩니다. 낮은 온 상태 저항 R_DSon은 전도 손실을 줄입니다. 여기서 낮은 기생 커패시턴스와 낮은 게이트 전하 매개 변수로 스위칭 손실을 줄일 수 있습니다. 일반적으로 R_DSon 및 게이트 전하는 반비례합니다. 스위칭 주파수가 상대적으로 높은 경우 MOSFET 스위칭 손실이 우세합니다. 상대적으로 낮은 스위칭 주파수의 경우 전도 손실이 지배적입니다.

LM5123의 MOSFET 선택에 영향을 미치는 주요 매개 변수는 다음과 같습니다.

5V의 V_GS에서 R_DS(on).
부하 전압 범위에 따라 소스 전압 등급 BV_DSS로 드레인합니다.
5V의 V_GS에서 게이트 전하 매개 변수
고압측 MOSFET의 바디 다이오드 역복구 전하인 Q_RR.

MOSFET 관련 전력 손실은 표 2-2에 요약되어 있습니다. 인덕터 리플의 영향을 고려하지만 스위치 노드 링잉과 기생 인덕턴스와 같은 2차 영향은 모델링되지 않습니다.

표 2-2 부스트 레귤레이터 MOSFET 전력 손실

	저압측 MOSFET	고압측 MOSFET
MOSFET 전도	$P_{C O N D l s} = D ∙ (\frac{{I_{L O A D}}^{2}}{{(1 - D)}^{2}} + \frac{{Δ I}_{L}^{2}}{12}) ∙ R_{D S (o n)를 위한 직렬 전압 레퍼런스 l s}$	$P_{C O N D h s} = (1 - D) ∙ (\frac{{I_{L O A D}}^{2}}{{(1 - D)}^{2}} + \frac{{Δ I}_{L}^{2}}{12}) ∙ R_{D S (o n) h s}$
MOSFET 스위칭 ^⁽²⁾	$P_{S w l s} = \frac{V_{L O A D} ∙ F_{s w}}{2} [(I_{s U P P L Y} + \frac{{Δ I}_{L}}{2}) ∙ t_{r i s e} + (I_{s U P P L Y} - \frac{{Δ I}_{L}}{2}) ∙ t_{F a l l}]$	무시 가능
바디 다이오드 전도	해당 없음	$P_{C O N D d h s} = \frac{V_{L O A D} ∙ F_{s w}}{2} [(I_{s U P P L Y} + \frac{{Δ I}_{L}}{2}) ∙ t_{d 1} + (I_{s U P P L Y} - \frac{{Δ I}_{L}}{2}) ∙ t_{d 2}]$
바디 다이오드 역복구 손실 ^⁽¹⁾	해당 없음	${P_{R R h s} = V}_{L O A D} ∙ F_{s w} ∙ Q_{R R h s}$
게이트 드라이브 손실	$P_{G A T E l s} = V_{C C} ∙ F_{s w} ∙ Q_{G l s}$	$P_{G A T E h s} = V_{C C} ∙ F_{s w} ∙ Q_{G h s}$

(1) MOSFET 바디 다이오드 역복구 전하(Q_RR)는 순방향 전류, 전류 전환 및 속도를 포함한 여러 매개 변수에 따라 달라집니다

(2) t_RISE 및 t_FALL은 통합 전력 MOSFET의 상승 및 하강 시간입니다. 이 값은 총 스위치 노드 커패시턴스와 같은 여러 매개 변수에 따라 달라집니다. 스위치 노드의 레이아웃은 이러한 값에 영향을 줍니다.