限制功率密度的因素：切換損耗

雖然提高切換頻率可增加功率密度，但目前電源轉換器通常不會切換至 MHz 範圍以上，是有其原因的。提高切換頻率會伴隨不必要的副作用，造成切換損耗增加與相關溫度上升。主要切換損耗是導致此現象的重要因素。

為了瞭解切換損耗，我們必須先說明幾個業界專用術語。在半導體裝置中，裝置相關電荷數通常與導通電阻有關係。低電阻會導致閘極電荷和寄生電容增加。這樣的電阻與電荷間權衡情況通常以 RQ FoM 進行量化，量化定義為裝置導通電阻乘以在某運作電壓下切換裝置時需供給端子的總電荷。此外，為達到目標電阻，裝置需佔用的面積數通常以電阻乘以面積 (Rsp) 來表示。您可透過降低金屬氧化半導體場效電晶體 (MOSFET) 導通電阻 (R_DS(on)) 來減少傳導損耗。但降低低導通電阻也會導致裝置切換相關損耗上升，並增加整體晶粒面積與成本。

視執行方式與應用而定，不同切換損耗對整體功率損耗的影響也有所差異。如需更多各種損耗類型的詳細資訊，請參閱應用說明「同步降壓轉換器的功率損耗計算 (考量同源電感)」。考慮本白皮書的目的，我們將說明降壓轉換器範例，並強調與各種損耗元件相關的主要限制因素。