开关电源会有哪些损耗呢
开关电源内部的损耗大致可分为四个方面:开关损耗、导通损耗、附加损耗和电阻损耗。这些损耗一般会在有损元器件中一起出现,下面将别离评论。
开关电源之与功率开关有关的损耗
功率开关是典型的开关电源内部首要的两个损耗源之一。损耗基本上可分为两部分:导通损耗和开关损耗。导通损耗是当功率器件已被注册,且驱动和开关波形现已安稳往后,功率开关处于导通情况时的损耗;开关损耗是出现在功率开关被驱动,进入一个新的作业情况,驱动和开关波形处于过渡进程时的损耗。
开关电源之与输出整流器有关的损耗
在典型的非同步整流器开关电源内部的总损耗中,输出整流器的损耗占有了悉数损耗的40%-65%。所以了解这一节十分重要。
开关电源之整流器损耗也能够分红三个部分:注册损耗、导通损耗、关断损耗。
整流器的导通损耗便是在整流器导通而且电流电压波形稳守时的损耗。这个损耗的按捺是经过挑选流过必定电流时低正向压降的整流管而结束的。PN二极管具有更平整的正向V-I特性,但电压降却比较高(0.7~1.1V);肖特基二极管转机电压较低(O.3~0.6V),但电压一电流特性不太陡,这意味着跟着电流的增大,它的正向电压的增加要比PN二极管更快。
分析开关电源之输出整流器的开关损耗则要杂乱得多。整流器本身固有的特性在部分电路内会引发许多问题。
注册期间,过渡进程是由整流管的正向康复特性挑选的。正向康复时间tfrr是二极管两头加上正向电压到开端流过正向电流时所用的时间。关于PN型快康复二极管而言,这个时间是5~15ns。肖特基二极管由于本身固有的更高的结电容,因此有时会表现出更长的正向康复时间特性。尽管这个损耗不是很大,但它能在开关电源内部引起其他的问题。正向康复期间,电感和变压器没有很大的负载阻抗,而功率开关或整流器仍处于关断情况,这使得贮存的能量发生振荡,直至整流器毕竟开端流过正向电流并钳位功率信号。
开关电源之与滤波电容有关的损耗
输入输出滤波电容并不是开关电源的首要损耗源,尽管它们对电源的作业寿数影响很大。假定输入电容挑选不正确的话,会使得电源作业时达不到它实践应有的高功率。
每个电容器都有与电容相串联的小电阻和电感。等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)是由电容器的结构所导致的寄生元件,它们都会阻挡外部信号加在内部电容上。因此电容器在直流作业时功用好,但在电源的开关频率下功用会差许多。
输入输出电容是功率开关或输出整流器发生的高频电流的仅有来历(或贮存处),所以经过查询这些电流波形能够正当地供认流过这些电容ESR的电流。这个电流不可避免地在电容内发生热量。规划滤波电容的首要任务便是保证电容内部发热满足低,以保证产品的寿数。
开关电源之附加损耗
附加损耗与悉数工作功率电路所需的功用器件有关,这些器件包含与操控IC相关的电路以及反响电路。比较于开关电源的其他损耗,这些损耗一般较小,可是能够作些分析看看是否有改善的或许。
首先是开关电源之建议电路。建议电路从输入电压取得直流电流,使操控IC和驱动电路有满足的能量建议电源。假定这个建议电路不能在电源建议后堵截电流,那么电路会有高达3W的持续的损耗,损耗大小取决于输入电压。
第二个首要方面是功率开关驱动电路。假定功率开关用双极型功率晶体管,则基极驱动电流必须大于晶体管集电极e峰值电流除以增益(hFE)。功率晶体管的典型增益在5-15之间,这意味着假定是10A的峰值电流,就要求0.66~2A的基极电流。基射极之间有0.7V压降,假定基极电流不是从十分挨近0.7V的电压取得,则会发生很大的损耗。
功率MOSFET驱动功率比双极型功率晶体管高。MOSFET栅极有两个与漏源极相连的等效电容,即栅源电容Ciss和漏源电容Crss。MOSFET栅极驱动的损耗来自于注册MOSFET时辅佐电压对栅极电容的充电,关断MOSFET时又对地放电。
开关电源之与磁性元件有关的损耗
对一般规划工程师而言,这部分十分杂乱。由于磁性元件术语的特殊性,以下所述的损耗首要由磁心出产方法标明,这十分便于运用。这些损耗列于此处,使人们能够对损耗的性质作出评价。
开关电源之与变压器和电感有关的损耗首要有三种:磁滞损耗、涡流损耗和电阻损耗。在规划和结构变压器和电感时能够操控这些损耗。
磁滞损耗与绕组的匝数和驱动方法有关。它挑选了每个作业周期在B-H曲线内扫过的面积。扫过的面积便是磁场力所作的功,磁场力使磁心内的磁畴重新排列,扫过的面积越大,磁滞损耗就越大。
开关电源之电阻损耗是变压器或电感内部绕组的电阻发生的损耗。有两种方法的电阻损耗:直流电阻损耗和集肤效应电阻损耗。直流电阻损耗由绕组导线的电阻与流过的电流有用值二次方的乘积所挑选。集肤效应是由于在导线内强交流电磁场作用下,导线中心的电流被“面向”导线表面而使导线的电阻实践增加所构成的,电流在更小的截面中活动使导线的有用直径显得小了。