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求解每個熱源功率損耗的新方法

作者: 時間:2011-08-12 來源:網絡 收藏
公式(7)中的溫度信息,我們可以得到Si4,(i=1,2,3,4)

  S14 = 5.82 (9)

  S24 = 9.29

  S34 = 9.5

  S44 = 16.2

  重復上述過程,可以得到如下的S矩陣。

  求解每個熱源功率損耗的新方法

  然后解出S-1,

  試驗結果:集成式降壓轉換器

  現(xiàn)在我們可以給SiC739 EVB上電,并使用等式(5)和(11)來計算每個熱源的功率。

  P1 = 0.224W, 電感器 (12)

  P2 = 0.431W, 驅動 IC

  P3 = 0.771W, 高邊

  P4 = 0.512W, 低邊

  根據(jù)測試結果和等式 (2):

  P1 + P3 + P4 = 1.538W

  新方法給出的結果是:

  P1 + P3 + P4 = 1.507W (13)

  熱學方法和電工學方法之間的結果差異是由小熱源造成的,如PCB印制線和電容器的ESR。

  分立式降壓轉換器

  求解每個熱源功率損耗的新方法

  使用上述步驟和圖3,我們獲得了分立式方案的S矩陣,不過沒有考慮驅動IC的功率。

  求解每個熱源功率損耗的新方法

  (16)(16)

  (17)(17)

  求解每個熱源功率損耗的新方法

  使用上面圖4提供的信息,我們可以得到在Vin = 12V, Vo =1.3V, Io = 8A, Fs = 1MHz條件下的功率。

  P1 = 0.228W, 電感器

  P2 = 0.996W, 高邊

  P3 = 0.789W, 低邊 MOSFET

  比較等式(18)和等式(22),我們發(fā)現(xiàn),由于兩個電路使用相同的電感器,兩個電路具有同樣的電感器,這個結果和我們預想的一樣。盡管分立方案中低邊和高邊MOSFET的rDS(on)比集成式方案MOSFET的rDS(on)分別小23%和28%,集成式降壓解決方案的損耗仍然比分立式降壓方案的損耗要低。

  我們可以認定,集成式方案的頻率更低,而頻率則與功率損耗相關。

  五 總結和結論

  測量高頻DC-DC轉換器功率損耗的新方法使用了直流功率測試,和一個熱成像攝像機來測量PCB板上每個熱源的表面溫度。用新方法測得的功率損耗與用電工學方法測得的結果十分接近。新方法可以很容易地區(qū)分出象MOSFET這樣的主熱源,和象PCB印制線及電容器的ESR這樣的次熱源的功率損耗。試驗結果表明,由于在低頻下工作時的損耗小,高頻集成式DC-DC轉換器的整體功率損耗比分立式DC-DC轉換器要低。


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關鍵詞: 熱源功率 損耗 MOSFET

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