【電源設計小貼士11】:解決電源電路損耗問題
發布時間:2013-02-01 責任編輯:hedyxing
【導讀】ninshifouzengxiangxijisuanguoshejizhongdeyujizujiansunhao,jieguoquefaxianyushiyanshiceliangjieguoyoujiaodachurune?benwenjieshaoyizhongjianbianfangfa,yibangzhuninxiaochujisuanjieguoyushijiceliangjieguozhijiandechayi。
該方法基於泰勒級數展開式,其中規定(在賦予一定自由條件下)任何函數都可分解成一個多項式,如下所示:
如果意識到電源損耗與輸出電流相關(可用輸出電流替換 X),那麼係數項就能很好地與不同來源的電源功率損耗聯係起來。例如,ao 代表諸如柵極驅動、偏壓電源和磁芯的固定開銷損耗以及功率晶體管 Coss 充電與放電之類的損耗。這些損耗與輸出電流無關。第二項相關聯的損耗 a1 直接與輸出電流相關,其典型表現為輸出二極管損耗和開關損耗。在輸出二極管中,大多數損耗是由於結電壓引起的,因此損耗會隨著輸出電流成比例地增加。
類似地,開關損耗可通過輸出電流關聯項與某些固定電壓的乘積近似得出。第三項很容易被識別為傳導損耗。其典型表現為 FET 電阻、磁性布線電阻和互聯電阻中的損耗。高階項可能在計算非線性損耗(如磁芯損耗)時有用。隻有在考慮前三項情況下才能得出有用結果。
計算三項係數的一種方法是測量三個工作點的損耗並成矩陣求解結果。如果損耗測量結果其中一項是在無負載的工況下得到(即所有損耗均等於第一項係數 a0),那麼就能簡化該解決方法。隨後問題簡化至容易求解的兩個方程式和兩個未知數。一旦計算出係數,即可構建出類似於圖 1、顯xian示shi三san種zhong損sun耗hao類lei型xing的de損sun耗hao曲qu線xian。該gai曲qu線xian在zai消xiao除chu測ce量liang結jie果guo和he計ji算suan結jie果guo之zhi間jian的de偏pian差cha時shi大da有you用yong處chu,並bing且qie有you助zhu於yu確que定ding能neng夠gou提ti高gao效xiao率lv的de潛qian在zai區qu域yu。例li如ru,在zai滿man負fu載zai工gong況kuang下xia,圖tu 1 中的損耗主要為傳導損耗。為了提高效率,就需要降低 FET 電阻、電感電阻和互聯電阻。

圖1:功率損耗組件與二次項係數相匹配
實際損耗與三項式之間的相關性非常好。圖 2 對dui同tong步bu降jiang壓ya穩wen壓ya器qi的de測ce量liang數shu據ju與yu曲qu線xian擬ni合he數shu據ju進jin行xing了le對dui比bi。我wo們men知zhi道dao,在zai基ji於yu求qiu解jie三san個ge聯lian立li方fang程cheng組zu的de曲qu線xian上shang將jiang存cun在zai三san個ge重zhong合he點dian。對dui於yu曲qu線xian的de剩sheng餘yu部bu分fen,兩liang個ge曲qu線xian之zhi間jian的de差cha異yi小xiao於yu2%。由於工作模式(如連續或非連續)不同、脈mai衝chong跳tiao頻pin或huo變bian頻pin運yun行xing等deng原yuan因yin,其qi他ta類lei型xing的de電dian源yuan可ke能neng很hen難nan以yi如ru此ci匹pi配pei。這zhe種zhong方fang法fa並bing非fei絕jue對dui可ke靠kao,但dan是shi有you助zhu於yu電dian源yuan設she計ji人ren員yuan理li解jie實shi際ji電dian路lu損sun耗hao情qing況kuang。

圖2 前三個損耗項提供了與測量值良好的相關性
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