13 基础篇-输入输出电压差与效率的关系(11)

文摘   2024-09-09 22:42   湖北  

今天主要来聊一聊,开关电源的损耗问题。

目录

  • 概述

  • DCDC的损耗来源

  • 案例分析

1 概述

在开关电路中,电源芯片的输入范围与输出范围通过手册均能查阅,但是关于它们的转换效率很有朋友去了解过。一般有经验的工程师都知道的一条原则:通常输入的电压差越小,转换的效率就越高

2 DCDC的损耗来源

DCDC电源的损耗来源比较多,一般包括开通损耗、关断损耗、驱动损耗等。其中影响比较大的因素是功率的开关损耗、二极管的导通损耗。

  • 功率管的开关损耗

功率管的导通损耗主要发生在功率管导通时,具体的计算公式见下: 

其中,各个参数的意义见下:

  • Rds(ON):导通时漏源之间的电阻[Ohm]

  • Iout:负载电流[A]

  • D:占空比

如果使用Rds(ON)小的功率管,导通损耗就小,但通常由于各代功率管Rds(ON)×Ciss功率管输入电容)固定,因此若 Rds(ON)变小,Ciss反而会增大,从而会影响到后述的开关损耗。

  • 二极管的导通损耗

二极管的导通的损耗计算公式见下:

其中,各个参数的意义见下:

  • Iout:负载电流[A]

  • Vdiode:二极管的压降[V

  • D:占空比

3 案例分析

案例:输入电压是Vin=24V,输出电流Iout=1A,功率管的导通电路为60mΩ,肖特基二极管的导通压降Vdiode0.4V,分别计算出输出电压为12V5V时的效率?

  • 输出12V电压

    • 功率管导通损耗计算


    • 二极管导通损耗计算

    • 效率计算

  • 输出5V电压

    • 功率管导通损耗计算


    • 二极管导通损耗计算

    • 效率计算

  • 总结

验证了之前那条原则:通常输入的电压差越小,转换的效率就越高

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