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DC/DC

损耗探讨

前言

我们将在DC/DC转换器评估篇“开关稳压器的特性和评估方法”中,增加“损耗探讨”相关的内容。

这里所说的“损耗”,当然是指电源相关的功率损耗。不管怎样,功率损耗是非常重要的探讨项目,因为它直接转变为“热”。发热是降低部件和设备可靠性的主要原因之一,严重时甚至还有可能导致冒烟或火灾事故,因此发热的重要性是不言而喻的。

除设计错误、部件有问题、设备组装有问题之外,发热引发的部件或设备问题绝大多数是未进行充分的热计算和热设计导致的。比如常见的案例是,因模型变更而更改部件后、因设备的小型化而更改PCB板布局后,觉得只是微小的变更,所以疏忽了变更前应有的验证,从而引发问题。

原因就暂时不谈了,总之只要发现发热问题,就必须采取对策。基本上是从“减少发热量”或“增加散热量”两方面来采取措施。减少发热量主要是通过降低电源电路中各部件损耗来实现。而要增加散热量,则一般通过添加散热器、增加PCB铜箔面积和层数来提高散热效果,也就是采取降低热阻的方法。

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通过增加PCB铜箔面积和层数来提高容许损耗的案例

降低电源电路部件的功率损耗

・DCDC转换器IC的损耗(含封装热阻)
・外置FET的损耗
・外置整流二极管的损耗(非同步整流)
・线圈的损耗

增加散热量

・添加散热器
・增加PCB铜箔面积
・增加PCB层数

在新篇章“损耗探讨”中,将介绍电路的哪个部分产生什么损耗、其原因是什么,以便采取上述适当的对策。下面是本篇章的后续计划。

  • 前言
  • 关于损耗
  • 同步整流降压转换器的损耗
  • MOSFET导通电阻带来的传导损耗
  • 开关损耗
  • Dead Time损耗
  • IC控制电路的功率损耗
  • 栅极电荷损耗
  • 线圈DCR带来的传导损耗
  • 计算示例:IC的功率损耗 (内置FET的同步整流型时)
  • 封装选型 -1
  • 封装选型 -2
  • 关于损耗的简单计算方法
  • 损耗的主要原因:输出电流、开关频率等
  • 注意点1:探讨通过提高频率来实现应用的小型化时
  • 注意点2:探讨高耐压应用时
  • 注意点3:探讨大电流应用时 #1
  • 注意点4:探讨大电流应用时 #2

关键要点:

・损耗直接导致发热等,使部件和设备的可靠性降低

・热设计对于提高设备的安全性和可靠性来说非常重要。

・后续将探讨电源电路的损耗部分、原因及其对策。