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2019.09.25 DC/DC

损耗的简单计算方法

损耗探讨

上一篇文章介绍了电源IC整体损耗的计算方法,即求出各部分的损耗并将这些损耗相加的方法。本文将在“简单”的前提下,介绍一种利用现有数据求出电源IC损耗的方法。

损耗的简单计算方法

在很多情况下,电源IC的技术规格书中给出的是在标准的应用电路中测试得到的效率曲线图(效率 vs 输出电流)。如果所使用的电路条件与规格书中的效率曲线的条件相同或近似,则在自己设计的电路中也可能得到基本相同的效率曲线。利用这个效率曲线,可以简单计算损耗。与上一次的计算示例相同,这里也以内置MOSFET的同步整流降压转换器为例进行计算。

首先,请看根据效率计算损耗的公式,这同时也是为了整理效率和损耗的关系。

输入功率 [W]=输出功率[W]+损耗[W]
效率(×100,以“%”表示)=输出功率[W]÷输入功率[W]

损耗 [W]=输出功率[W]×(1-效率)÷效率

接下来,根据下面的条件,使用效率曲线进行计算。

使用条件:Vin=24V,Vout=5V,Iout=1.5A

从曲线图中可以看出效率为:84% (蓝色圆圈)

损耗 [W]=输出功率[W]×(1-效率)÷效率
=(5V×1.5A)×(1-0.84)÷0.84=1.43W

D5_11_graf01

这里计算出的损耗是电路的损耗(效率也一样),因此,与上一次的计算示例相同,需要减去外置输出电感的DCR带来的传导损耗(PCOIL)。关于电感的损耗,请参考这里

如上所述,可以根据效率曲线大致算出损耗。前面提到要减去外置电感的损耗,但更准确一点讲,估算值中包含其他外置部件和PCB的薄膜布线等的损耗。然而,由于电源IC本身的损耗比这个值小(通常只是很小的值),因此用于估算值的量并没有什么问题。

功率晶体管为外置的情况下,可以用相同的思路估算,但一般需要另行求出功率晶体管的损耗,因此所花的时间也可能与单独计算差不多。

最后,计算值的小数原则上要向上舍入,而非向下舍入。至于使用到小数点后几位数,可根据整体的功率来判断有效(有影响)的位数。这是为了将误差控制在安全范围,需要注意的是损耗和发热等负面因素。当然,在进行可否判断时需要考虑到余量而非界限值。

关键要点:

・电源IC的技术规格书中如果提供了效率曲线,可根据效率简单计算损耗。

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