MOS换成更低导通电阻的型号,电源效率为什么没明显提升?
MOS换成更低导通电阻的型号,电源效率为什么没明显提升?
做电源优化时,很容易先盯着MOS的RDS(on)。旧料是8mΩ,新料只有4mΩ,按理说导通损耗应该降一截。结果样机换完,效率只变了零点几,甚至在某些负载点还更差。
这不一定是测试出错。MOS不是只靠一个电阻参数决定损耗,尤其在高频开关电源里,导通损耗和开关损耗要放在一起看。
RDS(on)只管导通损耗中的一部分
MOS完全导通时,通道损耗可以先用I²×RDS(on)估算。但要用实际栅极驱动电压下的RDS(on),还要留意结温。数据手册里的典型值可能是在10V VGS、25℃条件下测得;如果驱动只有4.5V,或者MOS已经很热,实际电阻可能更高。
另外,Buck高边和低边MOS的电流波形、导通时间不同,不能只拿一个电流值乘一次电阻,就当成整颗电源的全部MOS损耗。

低RDS(on),有时是用更大的栅极电荷换来的
在同一工艺和耐压等级下,要把导通电阻做得更低,往往需要更大的芯片面积;随之增加的可能还有Qg、Qgd和Coss。栅极电荷变大,驱动器每个开关周期要搬运的电荷更多;Qgd和输出电容相关的能量,也会影响开关转换过程。频率越高,这些每周期损耗累加得越明显。
所以选MOS时不能只按RDS(on)从低到高排。TI的选型资料也强调,开关应用要在导通损耗、栅极电荷和开关损耗之间做权衡。
先确认效率到底卡在哪一项
如果工作在较高开关频率,先看VDS与ID的开关波形、栅极驱动是否够强,以及开通和关断期间电压、电流重叠的时间。同步整流场景还要留意死区期间的体二极管损耗和反向恢复;有些设计里,Qrr或Coss带来的损耗可能比省下来的几毫欧更显眼。
如果MOS温度确实下降了,但整机效率几乎不变,说明MOS导通损耗可能不是当前最大的损耗项。电感铜损、磁芯损耗、整流器件和驱动损耗也要一起看。

换料前后要在相同输入电压、输出电压、负载、频率和散热条件下比较,最好把轻载、中载、满载几个点都测一遍。再对照两颗MOS的RDS(on)测试条件、Qg/Qgd、Coss和反向恢复参数,而不是只比较首页的典型电阻。
低阻MOS不一定不好,关键是它是否适合当前频率、驱动能力和工作电流。真正值得换的,是在目标工况下能降低总损耗的那一颗。
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