對於采用軟開關技術如零電壓開關(zero voltage switching，ZVS)拓撲的功率轉換器設計，輸出電容是所有寄生成分中至關重要的寄生參數。它決定了需要多少電感量來提供ZVS的工作條件。傳統上
，許多設計人員使用粗略的假設來為公式[1-2]提供輸出電容的固定值。然而常用的等效輸出電容值在實際應用中卻沒有很大的幫助
，因為它是根據漏-源電壓變化的，並且在開關管導通/關(guan)斷(duan)轉(zhuan)變(bian)期(qi)間(jian)不(bu)能(neng)提(ti)供(gong)準(zhun)確(que)的(de)儲(chu)能(neng)信(xin)息(xi)。在(zai)功(gong)率(lv)轉(zhuan)換(huan)器(qi)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)下(xia)，根(gen)據(ju)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)存(cun)儲(chu)能(neng)量(liang)新(xin)定(ding)義(yi)的(de)等(deng)效(xiao)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)，能(neng)夠(gou)實(shi)現(xian)更(geng)優(you)化(hua)的(de)功(gong)率(lv)轉(zhuan)換(huan)器(qi)設(she)計(ji)。

ZVS轉換器中的輸出電容

在(zai)軟(ruan)開(kai)關(guan)拓(tuo)撲(pu)中(zhong)
，通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)電(dian)感(gan)中(zhong)的(de)儲(chu)能(neng)來(lai)達(da)到(dao)零(ling)電(dian)壓(ya)導(dao)通(tong)
，漏(lou)電(dian)感(gan)和(he)串(chuan)聯(lian)電(dian)感(gan)或(huo)變(bian)壓(ya)器(qi)中(zhong)的(de)磁(ci)化(hua)電(dian)感(gan)，通(tong)過(guo)諧(xie)振(zhen)方(fang)式(shi)使(shi)開(kai)關(guan)管(guan)中(zhong)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)放(fang)電(dian)。因(yin)此(ci)，電(dian)感(gan)必(bi)須(xu)精(jing)確(que)設(she)計(ji)


，以(yi)防(fang)止(zhi)硬(ying)開(kai)關(guan)引(yin)起(qi)額(e)外(wai)的(de)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)。下(xia)麵(mian)的(de)公(gong)式(shi)是(shi)零(ling)電(dian)壓(ya)開(kai)關(guan)的(de)基(ji)本(ben)要(yao)求(qiu)。
(1)

其中
，Ceq是開關等效輸出電容
，CTR是變壓器寄生電容
(2)
其中，CS是開關等效輸出電容

公式(1)用於移相全橋拓撲[2]，公式(2)用於LLC諧振半橋拓撲[3]。在兩個公式中輸出電容都起著重要作用。如果在公式(1)中假設輸出電容過 大，公式會給出較大的電感。然後
，此大電感將降低初級di/dt
，並且減低功率轉換器的有效占空比。相反，太小的輸出電容將導致較小的電感和有害的硬開 關。另外，公式(2)zhongtaidadeshuchudianrongjiangxianzhicihuadianganbingyinqixunhuandianliudezengjia。yinci，duiyuyouhuaruankaiguanzhuanhuanqisheji
，huoquzhunquedekaiguanshuchudianrongzhishifeichangguanjiande。tong 常，針對等效輸出電容的常見假設傾向於使用較大的數值。所以

，根據公式(1)或(2)選擇電感後
，設計人員必須調整其功率轉換器參數，並且要經過數次反複 設計

，因為每個參數都是相互關聯的，例如，匝數比、漏電感、以及有效占空比。而且，功率MOSFET的輸出電容是根據漏-源電壓變化的。在功率轉換器工作 電壓下，根據儲能來等效出的輸出電容值是這些應用的最佳替代選擇。

從輸出電容中獲得儲能

在電壓-電荷關係圖上
，電容呈斜直線，電容中的儲能為該直線下包含的區域。雖然功率MOSFET的輸出電容卻是非線性的，並且依據漏源電壓的變化而變化， 但是，輸出電容中的儲能仍為非線性電容線下所包含的區域。因此，如果我們能夠找出一條直線
，由該直線給出的區域與圖1中顯示的變化的輸出電容曲線所包含的 區域相同
，則直線的斜率恰好是產生相同的儲能的等效輸出電容。

圖1. 等效輸出電容的概念

對於某些老式平麵技術MOSFET
，設計人員可能會用曲線擬合來找出等效輸出電容，其基於通常指定的25V漏源電壓下的數據表中的輸出電容值。
(3)

於是，儲能可由簡單積分公式獲得。
(4)

最後
，有效輸出電容即為
(5)

圖2顯示了輸出電容的測量值以及由公式(3)得出的擬合曲線。相對於圖2(a)的老式技術MOSFET，它的效果不錯。然而，對於使用新技術如超級結技 術，輸出電容有更多非線性特性的MOSFET，則簡單的指數曲線擬合有時不夠好。圖2(b)顯示了最新技術MOSFET的輸出電容測量值以及用公式(3) 得出的擬合曲線。對於等效輸出電容值，兩者之間在高電壓區的間隙會導致巨大的差異
，因為在積分公式中電壓對於電容是相乘的。圖2(b)中的估計將產生大得 多的等效電容
，這會誤導轉換器的初始設計。

圖2. 輸出電容估值，(a)老式MOSFET，(b)新MOSFET

如果輸出電容值依據漏源電壓而變化
，輸出電容中的儲能可以使用公式(4)來求得。雖然電容曲線顯示在數據表中，但從圖表中精確地讀出電容值並不容易。因 此，依據漏源電壓
，輸出電容中的儲能由最新功率MOSFET數據表中的圖表給出。通過圖3顯示的曲線，使用公式(5)

，可以得到在期望的直流(DC)總線 電壓下的等效輸出電容。

圖3. 輸出電容中的儲能

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關於輸出電容的常見問題

在許多情況下，開關電源設計人員會有關於MOSFET電容溫度係數的疑問，因為功率MOSFET通常工作在高溫下。總之，MOSFET電容值對於溫度可以 被認為是恒定的。MOSFET電容由耗竭長度（depletion length）、摻雜濃度、溝道寬度和矽介電常數所決定，但所有這些因素不會由溫度而產生較大的變化。而且MOSFET開關特性如開關損耗或開/關轉換速 度也不會因溫度而產生較大的變化
，因為MOSFET是多數載流子器件，因而開關特性主要是由其電容來決定。當溫度上升時
，等效串聯柵極電阻會有少量增加。 這會使MOSFET在高溫下的開關速度少許降低。圖4顯示了依據溫度變化的電容。溫度變化超過150度時
，電容值的變化也不超過1%。

圖4. MOSFET電容對比溫度的變化

另一個設計人員感興趣的地方是MOSFET電容的測試條件。大多數情況下，輸出電容在1MHz頻率和Vgs為0V的條件下測得。事實上存在著柵極對漏極電容
、zhajiduiyuanjidianrong，yijiloujiduiyuanjidianrong。shijianzhong，danduceliangmeiyizhongdianrongshibukenengde。yinci，zhajiduiloujidianrongheloujiduiyuanjidianrongzongchengweishuchudianrong
，tongguobinglianlianggedianronglaiceliang。weishitamenbinglian，zhajiheyuanjiduanjiezaiyiqi，jiVgs=0V。 在開關應用中
，當MOSFET在柵極加偏置電壓而導通時，輸出電容通過MOSFET內部溝道而短路。僅當MOSFET關斷時
，輸出電容值才值得考慮。關於 頻率，如圖5所示，在低壓下輸出電容在低頻下增加少許。低頻時，因為測試設備的限製
，有時無法測量低漏源電壓下的電容。圖5中，當漏源電壓小於4V 時，100kHz處(chu)的(de)電(dian)容(rong)是(shi)無(wu)法(fa)測(ce)得(de)的(de)。雖(sui)然(ran)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)僅(jin)有(you)微(wei)小(xiao)改(gai)變(bian)，但(dan)等(deng)效(xiao)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)幾(ji)乎(hu)是(shi)恒(heng)定(ding)的(de)，因(yin)為(wei)低(di)電(dian)壓(ya)下(xia)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)的(de)微(wei)小(xiao)改(gai)變(bian)不(bu)會(hui)對(dui)儲(chu)能(neng)產(chan)生(sheng)如(ru)圖(tu)3顯 示那麼大影響。

圖5. MOSFET電容對比頻率

結論

shuchudianrongshiruankaiguanzhuanhuanqishejidezhongyaobufen。bixushenzhongkaolvdengxiaodianrongzhi，erbushigudinglouyuandianyaxiadedanyishuzhi，benwenyetigongleyouguanshuchudianrongceshitiaojianhewenduxishudetaolun。