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利用します
電圧・電荷関係図において、コンデンサは斜線で表され、コンデンサに蓄えられるエネルギーはこ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・ソース電圧の変化に従って変化しますが、出力容量のエネルギー蓄積は依然として非線形容量によってオフラインに含まれる領域です。したがって、図 1 に示す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 テクノロジー MOSFET では、設計者はカーブ フィッティングを使用して、通常指定される 25 V 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等価出力容量を求める場合があります。
図 2 に、出力容量の測定値と式 (3) から得られる近似曲線を示します。図 2 (a) に示す昔ながらの MOSFET テクノロジーと比較すると、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技術を使用した、より非線形な出力容量特性を備えた 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 の測定された出力静電容量と、式 (3) を使用して得られた近似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。
出力容量値がドレイン・ソース電圧に応じて変化する場合、出力容量に蓄えられるエネルギーは式(4)で計算できます。データテーブル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簡単ではありません。したがって、ドレイン・ソース電圧に基づいて、出力コンデンサに蓄積されるエネルギーは、 * 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、所望の直流 (DC) バス電圧における等価出力容量を取得できます。
