開關(guān)調(diào)節(jié)器的效率(考慮交疊開關(guān)損耗)
出處:chouliang 發(fā)布于:2008-10-06 09:31:45
交疊開關(guān)損耗(或稱為電壓電流重疊損耗),可以根據(jù)某時段內(nèi)電壓電流的動態(tài)曲線按照上升電流和下降電壓的斜率進(jìn)行計(jì)算。圖(a)示出了 理想的曲線,但實(shí)際上它很難達(dá)到。

如圖 開關(guān)管的電壓電流重疊曲線
對于圖(a)所示的理想狀態(tài),在V導(dǎo)通時,電壓電流變化同時開始,同時結(jié)束。開關(guān)管V的電流從零上升到Io的同時,V上的電壓從值Udo下降到零。導(dǎo)通期間平均功率為
,而整個周期的平均功率為(IoUdc/6)(Ton/Ts)。
若考慮同樣的理想狀態(tài),在V關(guān)斷時電流下降和電壓上升同時開始同時結(jié)束,則關(guān)斷損莽毛即電壓電流交疊損耗為
,整個周期的平均功率為(IoUdc/6)(Toff/Ts)。
設(shè)Ton=Toff=T,則總開關(guān)損耗(關(guān)斷損耗與導(dǎo)通損耗之和)為Pac=(UdcIoT)/3Ts,而效率為

計(jì)算開關(guān)調(diào)節(jié)器(Buck)的效率并將它與線性調(diào)節(jié)器的效率進(jìn)行比較是很有必要的。假設(shè)一個開關(guān)調(diào)節(jié)器(Buck)的參數(shù)為:輸人電壓48V;輸出電壓5 V;開關(guān)頻率為50kHz(Ts=20μs)。
若不考慮交疊開關(guān)損耗,且設(shè)開關(guān)時間T為0.3μs,則根據(jù)式(1-3)可得

若考慮開關(guān)損耗并設(shè)在圖(a)所示的理想狀態(tài)的曲線下,且T=0.3μs,Ts=20μs,則由式(1-4)可得

若設(shè)在如圖(b)所示的差狀態(tài)曲線(它更接近于實(shí)際情況)下,則開關(guān)調(diào)節(jié)器(Buck)的效率會降低。如圖(b)所示,V導(dǎo)通時,直流導(dǎo)通電流達(dá)到幅值Io,開關(guān)管的電壓一直保持為值(Udc),然后電壓才開始下降。電流上升時間Tcr接近于電壓下降時間Tvf,則導(dǎo)通損耗為

若設(shè)Tcr=TvT則P(Ton)=UdcIo(T/Ts)。
由圖(b)可知,V關(guān)斷期間,直到電壓上升到值Udc,在Tvr時間內(nèi)電流保持值Io,而后電流才開始下降且在Tcf時間內(nèi)下降到零,則總的開關(guān)損耗為

同樣,若設(shè),則有。則總交疊損耗(導(dǎo)通損耗與關(guān)斷損耗之和)為

總損耗(直流損耗與交疊損耗之和)為

效率為

對于同樣工作于50 kHz,T=0.3μs,從48V降為5V的開關(guān)調(diào)節(jié)器(Buck),由式(1-7)可以得到其效率為

若使用線性調(diào)節(jié)器將48V降到5V,則由式(1-1)可知,其效率為Uo/Udc(max),即5/48=10.4%。此效率太低,無法接受。
版權(quán)與免責(zé)聲明
凡本網(wǎng)注明“出處:維庫電子市場網(wǎng)”的所有作品,版權(quán)均屬于維庫電子市場網(wǎng),轉(zhuǎn)載請必須注明維庫電子市場網(wǎng),http://www.hbjingang.com,違反者本網(wǎng)將追究相關(guān)法律責(zé)任。
本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它出處的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性,不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時,必須保留本網(wǎng)注明的作品出處,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
- 電源管理IC在智能家居中的應(yīng)用2026/4/14 15:51:13
- 高溫環(huán)境下電源IC選型建議2026/4/13 13:53:19
- 電源IC在惡劣環(huán)境中的防護(hù)設(shè)計(jì)2026/4/10 11:03:45
- 電源IC在便攜式設(shè)備中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)2026/4/9 10:06:18
- AC-DC電源模塊選型指南2026/4/8 10:35:45
- PCB電磁兼容性(EMC)設(shè)計(jì)核心實(shí)操規(guī)范
- 物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)低功耗設(shè)計(jì):信號鏈中的濾波與功耗管理
- 同步整流中MOSFET的應(yīng)用要點(diǎn)
- 輸出短路對電源芯片的影響
- 連接器壽命評估與可靠性設(shè)計(jì)
- PCB電源完整性(PI)設(shè)計(jì)核心實(shí)操規(guī)范
- 多層PCB疊層設(shè)計(jì)核心實(shí)操規(guī)范
- 提高M(jìn)OSFET效率的電路優(yōu)化方法
- 電源管理IC在智能家居中的應(yīng)用
- 差分信號連接器設(shè)計(jì)要點(diǎn)









