Fontes de alimentação chaveadas obtêm armazenamento de energia a partir de capacitores de saída
No gráfico da relação tensão-carga, a capacitância é mostrada como uma linha diagonal e a energia armazenada na capacitância é a área contida sob a linha. Embora a capacitância de saída do MOSFET de potência seja não linear e varie dependendo da tensão de dreno, a energia armazenada na capacitância de saída ainda é a região contida sob a linha de capacitância não linear. Portanto, se pudermos encontrar uma linha reta que forneça a mesma área que a área contida na curva de capacitância de saída variável mostrada na FIG. 1, a inclinação da linha é exatamente a capacitância de saída equivalente que produz a mesma quantidade de energia armazenada.
Para alguns MOSFETs de tecnologia planar mais antigos, o projetista pode encontrar a capacitância de saída equivalente usando um ajuste de curva com base nos valores de capacitância de saída na folha de dados na tensão de fonte de dreno comumente especificada de 25V.
(3) O armazenamento de energia pode então ser obtido a partir de uma equação integral simples.
(4) Finalmente, a capacitância efetiva de saída é dada como
(5) O valor medido da capacitância de saída e a curva ajustada derivada da Eq. (3) são mostrados. Funciona bem em relação aos MOSFETs de tecnologia antiga. No entanto, para MOSFETs que utilizam tecnologias mais recentes, como a tecnologia de superjunção, onde a capacitância de saída tem características mais não lineares, um simples ajuste de curva exponencial às vezes não é suficiente. A Figura 2 (b) mostra a capacitância de saída medida de um MOSFET de nova tecnologia e a curva ajustada usando a equação (3). Para o valor equivalente da capacitância de saída, a diferença entre os dois na região de alta tensão leva a uma enorme diferença, uma vez que a tensão é multiplicada pela capacitância na equação integral. A estimativa da capacitância equivalente resultará em uma capacitância muito maior, o que pode induzir em erro o projeto inicial do conversor.
Avaliação da capacitância de saída, (a) MOSFET antigo, (b) novo MOSFET
Se o valor da capacitância de saída variar com base na tensão da fonte dreno, a energia armazenada na capacitância de saída pode ser encontrada usando a Equação (4). Embora as curvas de capacitância sejam mostradas na folha de dados, não é fácil ler o valor da capacitância. Portanto, com base na tensão dreno-fonte, a energia armazenada na capacitância de saída é dada pelo gráfico na última folha de dados do MOSFET de potência. Usando a curva mostrada na Figura 3, a capacitância de saída equivalente na tensão desejada do barramento de corrente contínua (CC) pode ser obtida usando a Equação (5).
