DC/DC轉(zhuǎn)換器評估篇 損耗探討-小結(jié)

DC/DC轉(zhuǎn)換器評估篇“損耗探討”共分10篇文章進行介紹，本文是最后一篇。對于同步整流式降壓轉(zhuǎn)換器，給出了如何區(qū)分損耗位置、計算每種損耗、并通過它們相加導(dǎo)出總損耗的方法。另外，還介紹了實際應(yīng)用中的損耗探討方法，比如用來選擇封裝的熱計算、以及開關(guān)頻率、輸入電壓、輸出電流變化時應(yīng)該注意的主要損耗因素等。對于電源來說，高效率（換言之就是低損耗）是必不可少的條件，因此在設(shè)計時請參考這里的信息。下面匯總了相關(guān)各篇文章的關(guān)鍵要點：

損耗探討

前言

關(guān)鍵要點:

?損耗直接導(dǎo)致發(fā)熱等，使部件和設(shè)備的可靠性降低

?熱設(shè)計對于提高設(shè)備的安全性和可靠性來說非常重要。

?后續(xù)將探討電源電路的損耗部分、原因及其對策。

定義和發(fā)熱

關(guān)鍵要點:

?損耗是輸入功率與輸出功率的差，或效率的倒數(shù)。

?結(jié)溫為環(huán)境溫度＋發(fā)熱量，發(fā)熱量為損耗×熱阻（θj-a）。

?損耗會導(dǎo)致發(fā)熱，因而是重要的探討事項。

同步整流降壓轉(zhuǎn)換器的損耗

關(guān)鍵要點:

?同步整流降壓轉(zhuǎn)換器的損耗是各部位損耗之和。

同步整流降壓轉(zhuǎn)換器的傳導(dǎo)損耗

關(guān)鍵要點:

?同步整流降壓轉(zhuǎn)換器MOSFET的傳導(dǎo)損耗根據(jù)導(dǎo)通電阻和導(dǎo)通時的電流及導(dǎo)通期間來計算。

同步整流降壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)損耗

關(guān)鍵要點:

?同步整流降壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)損耗可通過開關(guān)的過渡時間及其期間的功率和開關(guān)頻率來計算。

同步整流降壓轉(zhuǎn)換器死區(qū)時間的損耗

關(guān)鍵要點:

?死區(qū)時間損耗是指在死區(qū)時間中因低邊開關(guān)（MOSFET）體二極管的正向電壓和負載電流而產(chǎn)生的損耗。

?死區(qū)時間是為了防止同步開關(guān)的直通電流而專門設(shè)置的。

同步整流降壓轉(zhuǎn)換器的控制IC功率損耗

關(guān)鍵要點:

?控制IC自身功耗帶來的損耗，對輕負載時的效率有較大影響。

?損耗計算非常簡單，電源電流乘以電源電壓即可。

?測量條件請參考IC的技術(shù)規(guī)格書。

同步整流降壓轉(zhuǎn)換器的柵極電荷損耗

關(guān)鍵要點:

?柵極電荷損耗是由MOSFET的Qg（柵極電荷總量）引起的損耗。

?如果MOSFET的Qg相同，則損耗主要取決于開關(guān)頻率。

電感的DCR帶來的傳導(dǎo)損耗

關(guān)鍵要點:

?電感的DCR（直流電阻）和輸出電流會帶來傳導(dǎo)損耗。

電源IC的功率損耗計算示例

關(guān)鍵要點:

?電源IC的功率損耗是單個損耗的總和。

?關(guān)于計算所用的值，雖然有很多種看法，但應(yīng)該通過計算最差條件下的損耗進行確認。

損耗的簡單計算方法

關(guān)鍵要點:

?電源IC的技術(shù)規(guī)格書中如果提供了效率曲線，可根據(jù)效率簡單計算損耗。

封裝選型時的熱計算示例 1

關(guān)鍵要點:

?求出損耗是為了進行熱設(shè)計。

?采取散熱對策確保Tj不要超過絕對最大額定值。

封裝選型時的熱計算示例 2

關(guān)鍵要點:

?求出損耗是為了進行熱設(shè)計。

?采取散熱對策確保Tj不要超過絕對最大額定值。

損耗因素

關(guān)鍵要點:

?整體損耗的構(gòu)成部分——特定部位的損耗在某些工作條件下會增加。

?通過損耗計算公式了解其主要因素，就可以明白規(guī)格和條件變更時的注意要點。

探討通過提高開關(guān)頻率來實現(xiàn)小型化時的注意事項

關(guān)鍵要點:

?提高開關(guān)頻率可實現(xiàn)電源和應(yīng)用的小型化，但會導(dǎo)致?lián)p耗增加，效率下降。

?增加的損耗中，主要是開關(guān)損耗和死區(qū)時間損耗。

?提高開關(guān)頻率所帶來的小型化和損耗增加（效率下降）之間存在此起彼消的矛盾關(guān)系。

?在很多情況下會綜合衡量尺寸和效率，取折中方案。

探討高輸入電壓應(yīng)用時的注意事項

關(guān)鍵要點:

?當輸入電壓升高時，主要增加的損耗是開關(guān)損耗。

?隨著開關(guān)損耗的增加，需要重新評估MOSFET的額定電壓和容許損耗。

?此外，還可考慮采用tr和tf更快、導(dǎo)通電阻和Qg低的MOSFET。

?電源規(guī)格中，如果能夠降低開關(guān)頻率就降低。如果將fSW減半，則損耗也會減半。

?如果是開關(guān)晶體管內(nèi)置型的IC，則需要對IC本身進行評估。

探討高輸出電流應(yīng)用時的注意事項其1

關(guān)鍵要點:

?如果提高輸出電流，則MOSFET的導(dǎo)通電阻、開關(guān)、死區(qū)時間、電感的DCR損耗將會增加。

?選擇導(dǎo)通電阻低的MOSFET，提高開關(guān)速度，并使用DCR小的電感。

?大多數(shù)控制器IC的死區(qū)時間是無法調(diào)整的。

?MOSFET的選型除導(dǎo)通電阻外還有其他需要探討的事項（見“其2”）。

探討高輸出電流應(yīng)用時的注意事項其2

關(guān)鍵要點:

?要提高輸出電流時，需要選擇導(dǎo)通電阻低的MOSFET，提高開關(guān)速度，并使用DCR小的電感。

?高耐壓低導(dǎo)通電阻的MOSFET往往Qg會增加，因此為了避免Qg增加導(dǎo)致的柵極電荷損耗的增加，需要選擇導(dǎo)通電阻低且Qg小的MOSFET。

?Qg低的MOSFET往往開關(guān)速度較快，因此需要注意開關(guān)噪聲是否有增加。

審核編輯黃宇