스위칭 전원 공급 장치는 출력 커패시터에서 에너지 저장 장치를 얻습니다.
전압-전하 관계 그래프에서 정전용량은 대각선으로 표시되며, 정전용량에 저장된 에너지는 선 아래에 포함되는 면적입니다. 파워 MOSFET의 출력 커패시턴스는 비선형이고 드레인 전압에 따라 달라지지만, 출력 커패시턴스에 저장된 에너지는 여전히 비선형 커패시턴스 라인 아래에 포함된 영역입니다. 따라서, 도 3에 도시된 가변 출력 커패시턴스 곡선에 포함된 면적과 동일한 면적을 제공하는 직선을 찾을 수 있다면, 1에서 선의 기울기는 정확히 동일한 양의 저장된 에너지를 생성하는 등가 출력 커패시턴스입니다.
일부 구형 평면 기술 MOSFET의 경우 설계자는 일반적으로 지정된 드레인-소스 전압 25V에서 데이터 시트의 출력 커패시턴스 값을 기반으로 한 곡선 맞춤을 사용하여 등가 출력 커패시턴스를 찾을 수 있습니다.
(3) 에너지 저장량은 간단한 적분 방정식으로 구할 수 있습니다.
(4) 마지막으로 유효 출력 커패시턴스는 다음과 같이 주어진다.
(5) 출력 커패시턴스의 측정된 값과 Eq. (3)이 표시됩니다. 이는 기존 기술 MOSFET과 관련하여 잘 작동합니다. 그러나 출력 커패시턴스가 더 비선형적인 특성을 갖는 초접합 기술과 같은 최신 기술을 사용하는 MOSFET의 경우 간단한 지수 곡선 맞춤으로는 충분하지 않은 경우가 있습니다. 그림 2(b)는 *신기술 MOSFET의 측정된 출력 커패시턴스와 방정식(3)을 사용하여 피팅된 곡선을 보여줍니다. 등가 출력 커패시턴스 값의 경우, 적분 방정식에서 커패시턴스에 전압을 곱하므로 고전압 영역에서 둘 사이의 간격이 큰 차이로 이어집니다. 등가 커패시턴스를 추정하면 커패시턴스가 훨씬 커져 컨버터의 초기 설계가 잘못될 수 있습니다.
출력 커패시턴스 평가, (a) 기존 MOSFET, (b) 새 MOSFET
출력 커패시턴스 값이 드레인-소스 전압에 따라 달라지면, 출력 커패시턴스에 저장된 에너지는 식 (4)를 이용하여 구할 수 있다. 데이터 시트에는 정전 용량 곡선이 표시되어 있지만 정전 용량 값을 판독하는 것은 쉽지 않습니다. 따라서 드레인-소스 전압을 기준으로 출력 커패시턴스에 저장된 에너지는 최신 전력 MOSFET 데이터 시트의 그래프로 제공됩니다. 그림 3에 표시된 곡선을 사용하면 원하는 직류(DC) 버스 전압에서 등가 출력 커패시턴스를 방정식(5)을 통해 얻을 수 있습니다.
