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2021.07.14 DC/DC

출력전류가 큰 어플리케이션을 검토할 때의 주의점 2

손실의 검토

지난 편에서는 출력전류가 큰 어플리케이션을 검토할 때의 주의점 중 한가지를 먼저 설명했습니다. 출력전류를 높이기 위해서는 ON 저항이 낮은 MOSFET를 사용하여 스위칭 속도를 높이고, DCR이 낮은 인덕터를 선택해야 한다고 했습니다.

출력전류가 큰 어플리케이션을 검토할 때의 주의점 2

지난 편에서 설명한 바와 같이 출력전류를 높이기 위해서는 ON 저항이 작은 MOSFET를 사용해야 합니다. 그러나, 고내압과 동시에 ON 저항이 낮은 MOSFET는 일반적으로 게이트 용량이 크므로 Qg가 커지는 경향이 있습니다. 따라서 게이트 차지 손실에 주의해야 합니다.

지금까지 사용해온 조건에서, 게이트 차지 전하 Qg를 1nC에서 50nC까지 변화시키는 조건으로 손실을 검토해보겠습니다.

・게이트 차지 손실
  

table

하기는 Qg와 손실의 관계를 나타낸 그래프입니다. Qg가 증가함에 따라 단순히 게이트 차지 손실이 증가합니다.

대응책

이러한 손실 증가에 관한 대응책으로서, 출력전류 증가에 필요한 ON 저항 MOSFET로 Qg가 낮은 제품을 검토해야 합니다. 실제로 저 ON 저항과 동시에 Qg가 충분히 낮은 MOSFET가 존재하므로, 해결할 수 있는 문제입니다.

단, Qg가 낮은 MOSFET는 스위칭의 상승 / 강하가 급격하게 이루어지는 경우가 있으므로, 스위칭 노이즈가 커질 가능성이 있어 주의해야 합니다. 스위칭 속도가 빨라짐에 따라 스위칭 손실이 저감된다는 메리트는 있지만, EMI에 대한 충분한 검토가 필요하므로 기판 설계 시 배려가 필요합니다.

정리

출력전류가 큰 어플리케이션을 검토할 때의 주의점 1~2 편에 대해 조금 정리하도록 하겠습니다.

출력전류가 큰 어플리케이션을 검토할 때에는 ON 저항이 낮은 MOSFET를 사용하여 스위칭 속도를 높이고, DCR이 낮은 인덕터를 선택해야 합니다.

MOSFET의 경우에는 ON 저항과 Qg가 낮은 제품을 선택합니다. 이러한 경우, 스위칭 속도가 빨라지는 경향이 있으므로, 스위칭 노이즈 증가에 대한 검토가 필요합니다.

키 포인트

・출력전류를 높이는 경우에는 ON 저항이 낮은 MOSFET를 선택하여 스위칭 속도를 높이고, DCR이 작은 인덕터를 사용한다.

・고내압 저 ON 저항 MOSFET는 Qg가 커지는 경향이 있으므로, Qg의 증가에 따른 게이트 차지 손실의 증가를 회피하기 위해, ON 저항과 Qg가 낮은 MOSFET를 선택한다.

・Qg가 낮은 MOSFET는 스위칭 속도가 빨라지는 경향이 있으므로, 스위칭 노이즈 증가에 주의해야 한다.

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