Characterization of Cdv/dt Induced Power Loss in Synchronous Buck DC-DC Converters

Abstract  —  Good  understanding  of  power  loss  in  a  high  frequencysynchronous  buck  converter  is  important  for  design  optimizationof  both  power  MOSFET  and  circuit  itself.  Most  of  the  MOSFETpower  losses  are  relatively  easy  to  quantify.  The  exception  is  thepower  loss  associated  with  Cdv/dt  induced  turn  on  of  the  low-sideMOSFET  (synchronous  rectifier).  This  paper  characterizes  theCdv/dt  induced  power  loss  in  two  ways.  First,  detailed  devicecharacterization,  in-circuit  testing,  and  modeling  are  used  for  acomparative  loss  calculation.  This  method  requires  specializedtest  equipment  and  is  rather  complicated  and  time  consuming.  Asimple  method  is  then  introduced  to  very  accurately  quantify  theCdv/dt  loss.  With  this  method,  the  impacts  of  the  Cdv/dt  powerloss  on  synchronous  buck  converters  at  different  operationconditions  can  be  readily  assessed.  The  impacts  of  Cdv/dtinduced  turn  on  different  applications  are  addressed.