スイッチング電源は出力コンデンサからエネルギー貯蔵を取得します
電圧・電荷関係図では、コンデンサは対角線にあり、コンデンサに蓄えられるエネルギーはその線の下に含まれる面積となります。 パワー MOSFET の出力容量は非線形であり、ドレイン ソース電圧に応じて変化しますが、出力容量のエネルギー蓄積は依然として非線形容量線の下の領域にあります。 したがって、図 1 に示す可変出力容量曲線と同じ面積を与える直線を見つけることができた場合、その直線の傾きは、同じエネルギー蓄積を生成する等価出力容量とまったく同じになります。
一部の旧式のプレーナ技術 MOSFET では、設計者はカーブ フィッティングを使用して等価出力容量を求める場合があります。これは、通常指定される 25V のドレイン ソース電圧におけるデータ テーブルの出力容量値に基づいています。
(3) したがって、エネルギー貯蔵量は簡単な積分式で求めることができます。
(4) 最後に、実効出力容量は次のようになります。
(5) 出力容量の測定値と式(3)で求めたフィッティングカーブが表示されます。 図 2 (a) の昔ながらの技術の MOSFET と比較すると、その性能は良好です。 ただし、スーパージャンクション技術などの新しい技術を使用し、より多くの非線形出力コンデンサを備えた MOSFET の場合、単純な指数曲線フィッティングでは不十分な場合があります。 図 2 (b) は、新技術 MOSFET の出力容量の測定値と、式 (3) を使用して得られたフィッティング曲線を示しています。 等価な出力静電容量値の場合、積分式では電圧に静電容量が乗算されるため、高電圧領域での 2 つの間のギャップにより大きな差が生じる可能性があります。 図 2 (b) の推定では等価静電容量が大幅に大きくなり、コンバータの初期設計を誤る可能性があります。
出力容量の推定、(a) 古い MOSFET、(b) 新しい MOSFET
出力容量値が漏れ電源電圧に基づいて変化する場合、出力容量に蓄積されるエネルギーは式 (4) を使用して計算できます。 データシートには静電容量曲線が表示されていますが、グラフから静電容量値を読み取るのは容易ではありません**。 したがって、ドレイン・ソース電圧に応じて、出力コンデンサに蓄えられるエネルギーは、 * 新しいパワー MOSFET データ表のグラフで与えられます。 図 3 に示す曲線と式 (5) を使用すると、所望の DC バス電圧における等価出力容量を取得できます。
