轻松解决电源电路损耗问题
发布时间:2021/6/12 14:52:29
您是否曾详细计算过估计的部件损耗,但发现它们与实验室测量结果有很大差异?本电源设计提示介绍了一种简单的方法,帮助您消除计算结果与实际测量结果之间的差异。该方法是基于泰勒级数展开的,它规定在一定的自由条件下,任何函数都可以分解为一个多项式
如果我们意识到功率损耗与输出电流有关(x可以用输出电流代替),那么系数项可以很好地与不同电源的功率损耗有关。例如,Ao表示固定开销损耗,例如栅极驱动、偏置电源和磁芯,以及功率晶体管充放电等损耗。这些损耗与输出电流无关。与第二项相关联的损耗A1与输出电流直接相关,输出电流通常由输出二极管损耗和开关损耗表示。在输出二极管中,大部分损耗是由结电压引起的,因此损耗随输出电流成比例增加。
同样,开关损耗可以近似为输出电流相关项与某些固定电压的乘积。第三项可以很容易地确定为传导损耗。典型的性能是FET电阻、磁性布线电阻和互连电阻的损耗。高阶项可用于计算非线性损耗,如铁芯损耗。只有把前三项考虑进去,才能得到有用的结果。
计算这三个系数的一种方法是测量三个工作点的损耗,并形成一个矩阵来求解结果。如果其中一个损耗测量结果是在空载条件下得到的(即所有损耗都等于第一因子A0),则可以简化求解。然后将问题简化为两个方程和两个未知数。一旦计算出该系数,就可以构建一个类似于图1的损耗曲线,并显示三种损耗类型。该曲线有助于消除测量结果与计算结果之间的偏差,有助于确定提高效率的潜在领域。例如,在满负荷条件下,图1中的损耗主要是传导损耗。为了提高效率,必须降低FET电阻、电感电阻和互连电阻。
实际损失与三项式的相关性很好。将同步降压调节器的实测数据与曲线拟合数据进行了比较。通过解三个联立方程,我们知道曲线上会有三个重合点。对于曲线的其余部分,两条曲线之间的差值小于2%。由于不同的工作模式(如连续或不连续)、脉冲跳频或变频操作,其他类型的电源可能难以匹配。这种方法虽然不是绝对可靠,但有助于电源设计人员了解实际电路损耗。