在设计电源时,我们需要知道可能构成损耗的主要部分,即电源损耗的三个主要来源:导通损耗,开关损耗,磁芯损耗。

1.导通损耗

当电流流过携带一定电阻的导电路径时,会产生损耗,该电流可以是直流电流也可以是交流电流。

1.1 电阻是线性

当电阻是线性的,如PCB线路,铜线,磁性绕组以及功率MOSFET的漏极-源极电阻,则损耗为:

P=I^{_{2}}\times R

其中电流可以是稳态DC直流电,有时占空比也是一个因素(与开关周期有关的直流量),或AC电流的RMS值。

然而,开关电源电流中许多波形的电流是不容易直接转换为RMS值,下图给出了常见波形可以通过峰值电流,AC交流峰峰值,占空比来计算得到等效的RMS值:

但需要注意的是,电阻几乎都有温度系数,因此在计算损耗的时候,温度也会成为影响因素。

1.2电阻式非线性

在电阻为非线性的情况下,如二极管,线性稳压器以及控制电路,其功率损耗为:

P=I\times V

其中V是流过电流I引起的元件两端的电压降。如果电流或者电压不连续,那么占空比也必须被考虑进去。

2.开关损耗

随着电源趋向高频话,功率开关MOSFET的开关损耗变得更加显著,他们通常是由开关管的开启和关断特性导致电流突变引起的,因此在设计拓扑时,最好处于软开关状态

主要有四个因素,且每个因素都与频率有关。

第四:由于变压器复位,二极管反向回复或某些拓扑固有的寄生电容放电等原因造成瞬态电压或电流尖峰。

3.磁芯损耗

变压器和电感器也需要折中。首先,要在磁芯损耗和绕线铜损之间取得平衡,两者都受到结构尺寸的影响。更大的磁芯意味着更少的磁损(假设其他一切都保持不变的话),并且还有更多的铜线绕制空间。频率在这里再次呈现了其负面影响,因此磁芯损耗随着频率上升而增加,且由于绕组屈服效应影响造成的损耗也会增加。

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