BUCK功率参数合集(18)：MOSFET死区时间损耗，为什么测量效率总比理论值低3%？付费

一、死区时间损耗，被多数工程师忽视的效率杀手

你以为 BUCK 电路效率低只是因为 MOSFET 导通电阻大？其实，死区时间内的低边MOSFET体二极管损耗，也是隐藏的效率杀手！

当高边 MOSFET 关断而低边 MOSFET 尚未导通时，电感电流不得不改变路径，流经低边 MOSFET 的体二极管。这段看似短暂的 “空白期”，却可能让你的电源效率平白损失 3%-5%！本文将颠覆你对同步降压电路的认知，揭示死区时间损耗的底层逻辑。

二、死区时间损耗：从原理到公式的全解析

1. 为什么必须设置死区时间？同步降压电路的 “生死线”

• 灾难场景

图 3.74所示，在同步降压型开关电源中，高边MOSFET Q1和低边MOSFET Q2同时导通→输入电源 VIN 直接对地短路→瞬间烧毁器件。

• 保命设计

必须在 Q1 关断后，预留一段 “死区时间”（T_Dr + T_Df），确保 Q2 延迟导通。此时，电感电流通过 Q2 的体二极管续流，避免短路。

• 关键结论

死区时间是同步电路的安全底线，但也带来了额外损耗。

图 3.74同步降压型开关电源的拓扑结构，Q1/Q2同时导通会导致输入VIN对地短路

2. 损耗公式推导：从 “理想平均” 到 “真实波动”

(1) 基础公式（由“面积*单位电流”得到理想平均模型）

在死区时间内，由于电感电流的存在，该电流会首先流过低边MOSFET的体二极管；在死区时间结束后，低边MOSFET导通续流并将其体二极管旁路。

所以，死区时间损耗（Dead time power loss），等同于体二极管正向导通损耗，就是在死区时间内低边MOSFET体二极管压降V_SD和负载电流I_OUT而产生的损耗，即图 3.70中G和H两个矩形面积与单位电流的乘积，表示如下：

$$ P_{SD,DT} = V_{SD} \times \left( T_{Dr} + T_{Df} \right) \times I_{OUT} \times F_{SW} \tag{3.374} $$

其中，P_DT是死区时间损耗[W]，V_SD是低边MOSFET体二极管的正向压降[V]，T_Df是低边MOSFET导通到高边MOSFET导通的死区时间[s]，F_SW是高边MOSFET导通到低边MOSFET导通的死区时间[s]，I_OUT是开关频率[Hz]， 是负载电流[A]。