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开关电源电路设计秘笈之解决电源电路损耗问题

作者:时间:2013-10-05来源:网络收藏

您是否曾详细计算过设计中的预计组件损耗,结果却发现与实验室结果有较大出入呢?本文介绍了一种简便方法,以帮助您消除计算结果与实际结果之间的差异。该方法基于泰勒级数展开式,其中规定(在赋予一定自由条件下)任何函数都可分解成一个多项式,如下所示:

本文引用地址:http://www.amcfsurvey.com/article/174614.htm

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如果意识到电源损耗与输出电流相关(可用输出电流替换X),那么系数项就能很好地与不同来源的电源功率损耗联系起来。例如,ao代表诸如栅极驱动、偏压电源和磁芯的固定开销损耗以及功率晶体管Coss充电与放电之类的损耗。这些损耗与输出电流无关。第二项相关联的损耗a1直接与输出电流相关,其典型表现为输出二极管损耗和开关损耗。在输出二极管中,大多数损耗是由于结电压引起的,因此损耗会随着输出电流成比例地增加。

类似地,开关损耗可通过输出电流关联项与某些固定电压的乘积近似得出。第三项很容易被识别为传导损耗。其典型表现为FET电阻、磁性布线电阻和互联电阻中的损耗。高阶项可能在计算非线性损耗(如磁芯损耗)时有用。只有在考虑前三项情况下才能得出有用结果。

计算三项系数的一种方法是三个工作点的损耗并成矩阵求解结果。如果损耗测量结果其中一项是在无负载的工况下得到(即所有损耗均等于第一项系数 a0),那么就能简化该解决方法。随后问题简化至容易求解的两个方程式和两个未知数。一旦计算出系数,即可构建出类似于图11.1、显示三种损耗类型的损耗曲线。该曲线在消除测量结果和计算结果之间的偏差时大有用处,并且有助于确定能够提高效率的潜在区域。例如,在满负载工况下,图1中的损耗主要为传导损耗。为了提高效率,就需要降低FET电阻、电感电阻和互联电阻。

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实际损耗与三项式之间的相关性非常好。图11.2对同步降压稳压器的测量数据与曲线拟合数据进行了对比。我们知道,在基于求解三个联立方程组的曲线上将存在三个重合点。对于曲线的剩余部分,两个曲线之间的差异小于2%。由于工作模式(如连续或非连续)不同、脉冲跳频或变频运行等原因,其他类型的电源可能很难以如此匹配。这种方法并非绝对可靠,但是有助于电源设计人员理解实际电路损耗情况。

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关键词: 测量 开关电源

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