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2020.04.22直流/直流
DC / DC轉換器評估篇”損耗探討”共分10篇文章進行介紹,本文是最後一篇。對於同步整流式降壓轉換器,給出了如何區分損耗位置,計算每種損耗,並透過它們相加匯出總損耗的方法。另外,還介紹了實際應用中的損耗探討方法,比如用來選擇封裝的熱計算,以及切換頻率,輸入電壓,輸出電流變化時應該注意的主要損耗因素等。對於電源來說,高效率(換言之就是低損耗)是必不可少的條件,因此在設計時請參考這裡的資訊。下面匯總了相關各篇文章的關鍵要點:
損耗探討
・損耗直接導致發熱等,使零件和設備的可靠性降低
・熱設計對於提高設備的安全性和可靠性來說非常重要。
·后续将探讨电源电路的损耗部分,原因及其对策。
・損耗是輸入功率與輸出功率的差,或效率的倒數。
·结温为环境温度+发热量,发热量为损耗×热阻(θj的-A)。
・損耗會導致發熱,因而是重要的探討事項。
・同步整流降壓轉換器的損耗是各部位損耗之和。
·同步整流降压转换器MOSFET的传导损耗根据导通电阻和导通时的电流及导通期间来计算。
・同步整流降壓轉換器的開關損耗可通過開關的過渡時間及其期間的功率和開關頻率來計算。
・死區時間損耗是指在死區時間中因低側切換(MOSFET)本體二極體的正向電壓和負載電流而產生的損耗。
・死區時間是為了防止同步開關的直通電流而專門設置的。
・控制芯片自身功耗帶來的損耗,對輕載時的效率有較大影響。
・損耗計算非常簡單,電源電流乘以電源電壓即可。
・測量條件請參考IC的技術規格書。
・閘極電荷損耗是由MOSFET的路上(閘極電荷總量)引起的損耗。
・如果MOSFET的路上相同,則損耗主要取決於切換頻率。
·电感的DCR(直流电阻)和输出电流会带来传导损耗。
·电源IC的功率损耗是单个损耗的总和。
・關於計算所用的值,雖然有很多種看法,但應該通過計算最差條件下的損耗進行確認。
·电源IC的技术规格书中如果提供了效率曲线,可根据效率简单计算损耗。
・求出損耗是為了進行熱設計。
・採取散熱對策確保Tj不要超過絕對最大額定值。
・求出損耗是為了進行熱設計。
・採取散熱對策確保Tj不要超過絕對最大額定值。
・整體損耗的構成部分,特定部位的損耗在某些工作條件下會增加。
·通过损耗计算公式了解其主要因素,就可以明白规格和条件变更时的注意要点。
・提高開關頻率可實現電源和應用的小型化,但會導致損耗增加,效率下降。
·增加的损耗中,主要是开关损耗和死区时间损耗。
・提高開關頻率所帶來的小型化和損耗增加(效率下降)之間存在此起彼消的矛盾關係。
・在很多情況下會綜合衡量尺寸和效率,取折衷方案。
・當輸入電壓升高時,主要增加的損耗是開關損耗。
・隨著切換損耗的增加,需要重新評估MOSFET的額定電壓和額定損耗。
・此外,還可考慮採用tr和tf更快,導通電阻和路上低的MOSFET。
·电源规格中,如果能够降低开关频率就降低。如果将FSW减半,则损耗也会减半。
·如果是开关电晶体内置型的IC,则需要对IC本身进行评估。
・如果提高輸出電流,則MOSFET的導通電阻,切換,死區時間,電感的DCR損耗將會增加。
・選擇導通電阻低的MOSFET,提高切換速度,並使用DCR小的電感。
·大多数控制IC的死区时间是无法调整的。
・MOSFET的選型除導通電阻外還有其他需要探討的事項(見“其2”)。
・要提高輸出電流時,需要選擇導通電阻低的MOSFET,提高切換速度,並使用DCR小的電感。
·高耐压低导通电阻的MOSFET往往的Qg会增加,因此为了避免的Qg增加导致的闸极电荷损耗的增加,需要选择导通电阻低且的Qg小的MOSFET。
・路上低的MOSFET往往切換速度較快,因此需要注意切換雜訊是否有增加。