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2021.02.24 DC/DC

동기정류 강압 컨버터의 게이트 차지 손실

손실의 검토

이번에는, 파워 스위치인 MOSFET의 게이트 구동에 관한 손실에 대해 설명하겠습니다. 하기 그림에서 High-side및 Low-side 스위치의 「PGATE」로 표기한 부분입니다.

게이트 차지 손실

본 사례에서 게이트 차지 손실은, 외장 MOSFET의 Qg (게이트 총 전하량)로 인한 손실입니다. MOSFET를 스위칭할 때 전원 IC의 게이트 드라이버가 MOSFET의 기생 용량에 충전 (게이트에 전하를 주입)되기 때문에 발생합니다 (하기 그림 참조). 이는, 스위칭 전원뿐만 아니라, MOSFET를 파워 스위치로 이용하는 어플리케이션에서는 공통된 검토 사항입니다.

손실은 MOSFET의 Qg에 구동 전압과 스위칭 주파수를 곱한 값입니다. Qg는 사용하는 MOSFET의 데이터시트를 참조하며, 구동 전압은 실측치나, IC의 데이터시트를 참조합니다.

이 식에서 Qg가 동일하다고 가정하면, 스위칭 주파수가 높은 경우에 손실이 커지는 것을 알 수 있습니다. 구동 전압은 MOSFET가 필요로 하는 VGS를 공급한다는 관점에서, 회로 및 IC에 따라 큰 차이는 없습니다. MOSFET의 선택과 스위칭 주파수는 회로 설계에 따라 달라지므로, 중요한 검토 사항입니다.

다른 부분과의 정합성을 유지하기 위해 스위칭 파형을 게재하였지만, 게이트 차지 손실을 나타내는 부분은 포함되어 있지 않습니다.

다음 편에서는 인덕터의 DCR로 인한 손실에 대해 설명하겠습니다.

키 포인트

・게이트 차지 손실은 MOSFET의 Qg (게이트 총 전하량)로 인한 손실이다.

・MOSFET의 Qg가 동일한 경우, 손실은 주로 스위칭 주파수에 의존한다.

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