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开关电源内部的开关损耗、导通损耗、附加损耗和电阻损耗

开关电源内部主要损耗要提高开关电源的效率,就必须分辨和粗略估算各种损耗。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。这些损耗通常会在有损元器件中同时出现,下面将分别讨论。

与功率开关有关的损耗

功率开关是典型的开关电源内部最主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开通,且驱动和开关波形已经稳定以后,功率开关处于导通状态时的损耗;开关损耗是出现在功率开关被驱动,进入一个新的工作状态,驱动和开关波形处于过渡过程时的损耗。这些阶段和它们的波形见图1。

导通损耗可由开关两端电压和电流波形乘积测得。这些波形都近似线性,导通期间的功率损耗由式(1)给出。

印制电路板(PCB)对寄生参数的影响无处不在,好的PCB布局规则可以尽量减少这些影响。

流过尖峰电流的印制线对由任一印制线所产生的电感和电容很敏感,所以这些线必须短而粗。存在交流高电压的PCB焊点,如功率开关的漏极或集电极或者整流管的阳极,极易与临近印制线产生耦合电容,使交流噪声耦合到邻近的印制线中。通过“过孔”连接可以使交流信号印制线的上下层都流过同样的信号。其余寄生参数的影响一般可归到相邻的寄生元件中。

搞清楚构成一个典型变换器的每个元器件上的寄生参数的性质,将有助于确定磁性元件参数、设计PCB、设计EMI滤波器等。这是所有开关电源设计中最难的一部分。

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