这个中由于负载电流的不同,尤其是轻载和重载情形下,会产生效率的变革。从ROMA的官网上,知道同步降压电路的损耗是由六部分组成的,分别是:Pmos是场效应管导通损耗,Psw是场效应管开关损耗,Pdead_time是去世区韶光损耗,PGATE是MOSFET的栅极电荷损耗,PCOIL是输出电感的DCR、直流电阻带来的传导损耗,PIC是开关电源芯片自身消化的功率。
根据ROMA对其电源芯片的实测可知,场效应管开关损耗在全体损耗中占比是最大的,这个是由于在场效应开启过程存在电压和电流的重叠区,产生较大的功耗。
场效应管如果在米勒平台勾留的实际越长,产生的开关损耗也越大。下图的MOS管开关过程通过仿真很随意马虎涌现:

从仿真可以看出,MOS管的Vds和电流Id在mile平台处重叠,会产生功率的花费。开关频率越高,这个损耗就会越大的。
对付MOSFET的开关过程,首先考虑器件孤立地,不受任何外部影响。在这些条件下,MOSFET的等效电路可以用下图所示,该MOS管的栅极是由栅极电阻(Rg)和两个输入电容(Cgs和Cgd)组成。利用这个大略的等效电路,可以得到对阶跃电压旗子暗记的输出电压相应。电压VGS是栅极的实际电压装置。
利用Matcad写出Igs和Igd的电流,在上图的t1阶段,没有达到Vgs(th)电压的时候,由于Vgs一贯增加,以是Vgs/dt增加,Igs电流一贯增加。当达到米勒平台电压的时候,Vgs保持不变,Vgs/dt=0,以是Igs=0。此时VDS在降落,VDS/dt增加,Igd电流开始增加。因此通过数学表达式的简要剖析,是符合仿真过程的。
在知道了MOS管的开关过程,开关过程的损耗表达式如下。降落开关频率可以有效降落损耗。但是这样就制约了开关电路小型化的目标。提高开关的上升韶光也可以降落损耗,但是这样会造成开关过程的谐波过多,对EMC不利,因此须要综合考虑。因此,要想降落开关损耗,必须考虑到开关的过渡韶光和开关频率这两种成分。
现在很多电源芯片,利用软开关技能,该电路是在全桥逆变电路中加入电容和二极管。二极管在开关管导通时起钳位浸染, 并构成泻放回路, 泻放电流。电容在反激电压浸染下, 电容被充电, 电压不能溘然增加, 当电压比较大的时候, 电流已经为0。
由于MOS管开关损耗受到的制约比较多,以是单独拿出来谈论。场效应管导通损耗比较小,对付同步整流电源芯片,是高下桥的MOS管损耗。是受到MOS管的导通内阻内阻Rdc决定,现在的MOSFET的内阻可以做到几个毫欧,以是产生损耗很小。打算公式如下:
Pmos=IIRdcD+ IIRdc(1-D)
电感线圈的损耗分为直流损耗和互换损耗,直流损耗受电感线圈的直流DCR决定,互换损耗是由电感的磁损和铜损决定,一样平常互换损耗相对直流损耗比较小,可以忽略。(开关频率和输入电压过高的时候,互换损耗也较大,不能忽略)
Pcoil=IIDCR
电源芯片的花费的电流基本便是损耗,这个参数可以在datasheet中查询到,PIC=VinI_IC
去世区韶光损耗Pdead_tine这个紧张由开关电源芯片内部掌握器决定,一样平常datasheet是不供应这个参数,可以参考ROMA的公式,
PGATE是MOSFET的栅极电荷损耗,如果是外置MOSFET这个参数会供应。会供应输入电容,输出电容,栅源级电荷,栅漏级电荷等等参数。
但是对付电源芯片的内置MOSFET,一样平常只会供应Rds,关于这些参数须要去芯片的SPICE模型中查找的或者找供应商供应的。下图是TI一款芯片的datasheet,是内置MOSFET,是没有电容电荷等参数。
因此ROMA供应的公式由于没有详细参数,一样平常是估算。
以上是对BUCK电路的损耗打算一些剖析,可以供应参考,公式仅仅是赞助,详细的损耗和效率还要通过实际的测试得到。
原标题:DC-DC电路的损耗
原作者:kk的回顾
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