限制功率密度的因素：开关损耗

尽管增加开关频率可以提高功率密度，但在目前，电源转换器的开关频率通常不高于兆赫兹范围，这是因为：开关频率的增加会带来不良副作用，也会导致开关损耗增加和相关的温升。这主要是由一些主要的开关损耗引起的。

要了解这些开关损耗，我们有必要首先介绍一些行业术语。在半导体器件中，与该器件相关的电荷量通常与导通状态电阻有关。较低的电阻会导致较高的栅极电荷和寄生电容。电阻和电荷的这种权衡通常通过 RQ FoM 进行量化，RQ FoM 定义为器件的导通电阻乘以总电荷，其中总电荷是指必须提供给端子以在工作电压下开关器件所需的电荷。此外，器件为达到目标电阻所占用的面积通常称为电阻与面积的乘积 (Rsp)。您可以通过减少金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 的导通状态电阻 (R_DS(on)) 来降低传导损耗。然而，减少导通状态电阻也将导致与器件开关相关的损耗增加，并增加裸片总面积和成本。

根据实现和应用的不同，不同的开关损耗对总体功率损耗的影响可能会有所不同。有关每种类型损耗的更多详细信息，请参阅应用手册同步降压转换器的功率损耗计算和共源电感注意事项。出于阐述本文观点的目的，我们来看一个降压转换器示例，并重点介绍与每个损耗分量相关的关键限制因素。