主な制限要因 3：ターンオン損失とターンオフ損失

寄生ループのインダクタンスが原因で、スイッチングに関連する多数の損失が発生します。これらの損失は、効率の大幅な低下につながる可能性があります。ハイサイド MOSFET がインダクタ電流を導通している状態の降圧コンバータについてもう一度考えてみます。ハイサイド・スイッチをオフにすると、寄生インダクタンスを経由している電流が中断されます。過渡電流 (di/dt) と、寄生ループのインダクタンスの組み合わせにより、電圧スパイクを誘導する結果になります。di/dt が大きいほど、スイッチング損失は小さくなりますが、その結果、デバイスの電圧ストレスも大きくなります。ターンオフの速度によっては、降圧コンバータのハイサイド・スイッチでブレークダウンが発生します。したがって、効率を最大化すると同時に、DC/DC コンバータがその安全動作領域内で動作する状態を維持できるように、スイッチング速度を注意深く制御する必要があります。詳細については、アプリケーション・ノート『高出力電流および温度で動作する SOA 曲線について』を参照してください。

さらに、インダクタとコンデンサで構成したネットワークの中で、寄生ループのインダクタンス内に蓄積されていたエネルギーを吸収するための容量を十分確保できていない場合、ハイサイド MOSFET のドレイン電荷が減少する際に、この MOSFET で追加の電圧スパイクが発生する可能性もあります。この可能性が原因で、別の課題が生じます。すでに説明した電荷関連の損失を低減するために、ドレイン電荷をできるだけ小さくすることが最善になるからです。通常、これらの寄生成分に関連する損失全体を低減するには、ゲート・ドライバに関する他の手法を使用して、ループ・インダクタンス自体を小さくする必要が生じます。