Las fuentes de alimentación conmutadas obtienen almacenamiento de energía a partir de condensadores de salida
En el diagrama de relación de carga de voltaje, el capacitor está en una línea diagonal y el almacenamiento de energía en el capacitor es el área contenida debajo de esa línea. Aunque la capacitancia de salida del MOSFET de potencia no es lineal y varía según el voltaje de la fuente de drenaje, el almacenamiento de energía en la capacitancia de salida sigue siendo el área debajo de la línea de capacitancia no lineal. Por lo tanto, si podemos encontrar una línea recta que proporcione la misma área que la curva de capacitancia de salida variable que se muestra en la Figura 1, entonces la pendiente de la línea es exactamente la capacitancia de salida equivalente que produce el mismo almacenamiento de energía.
Para algunos MOSFET de tecnología plana antigua, los diseñadores pueden utilizar el ajuste de curvas para encontrar la capacitancia de salida equivalente, que se basa en los valores de capacitancia de salida en la tabla de datos en el voltaje de fuente de drenaje de 25 V típicamente especificado.
(3) Por lo tanto, el almacenamiento de energía se puede obtener mediante una fórmula de integración simple.
(4) Finalmente, la capacitancia de salida efectiva es
(5) Se muestran los valores medidos de la capacitancia de salida y la curva de ajuste obtenida de la fórmula (3). En comparación con la tecnología antigua MOSFET de la Figura 2 (a), su rendimiento es bueno. Sin embargo, para los MOSFET que utilizan nuevas tecnologías, como la tecnología de superunión y tienen más condensadores de salida no lineales, el simple ajuste de curva exponencial a veces no es suficiente. La Figura 2 (b) muestra los valores de capacitancia de salida medidos del MOSFET de nueva tecnología y la curva de ajuste obtenida usando la fórmula (3). Para el valor de capacitancia de salida equivalente, la brecha entre los dos en la región de alto voltaje puede generar una gran diferencia, ya que el voltaje se multiplica por la capacitancia en la fórmula de integración. La estimación de la Figura 2 (b) dará como resultado una capacitancia equivalente mucho mayor, lo que puede inducir a error en el diseño inicial del convertidor.
Estimación de capacitancia de salida, (a) MOSFET antiguos, (b) MOSFET nuevos
Si el valor de la capacitancia de salida cambia según el voltaje de la fuente de fuga, el almacenamiento de energía en la capacitancia de salida se puede calcular usando la fórmula (4). Aunque la curva de capacitancia se muestra en la hoja de datos, no es fácil leer el valor de capacitancia en la tabla * *. Por lo tanto, de acuerdo con el voltaje de la fuente de drenaje, la energía almacenada en el capacitor de salida viene dada por el cuadro en la * nueva tabla de datos Power MOSFET. Al utilizar la curva que se muestra en la Figura 3 y la fórmula (5), se puede obtener la capacitancia de salida equivalente al voltaje del bus de CC deseado.
