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Buck电路功耗计算(上)_电流_功耗

少女玫瑰心 2024-12-20 11:18:33 0

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根据Buck电路的几个事情阶段,我们分别谈论MOSFET的损耗

第一个阶段:上管打开的过程:

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在开关过程中产生的损耗,MOSFET处于放大区,下管关闭险些没有电流。

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(图片来自网络侵删)

在上管打开过程中,上管的电压Vds不断减小,电流Ids不断增加。
我们大略的可以认为是线性增减。
此时输出电流处于谷底,最小值。
如果近似的算作是电流均匀值即输出电流值,则可以大略打算如下:

如果须要考虑电流纹波,则打算公式如下:

第二个阶段:上管完备导通、下管关闭。

上管MOSFET处于打开状态,上MOSFET等效于一个电阻即为MOSFET的导通阻抗Rds(on),Rds(on)上面流经电流的损耗。
此时,下管没有电流,功耗全部集中在上管上。

打开的韶光是由占空比决定的:上管打开的韶光约即是TD。

电流近似打算时,可以看作便是Buck电源的输出电流。
如果细算起来,就须要考虑在上管打开过程中,电流是逐步变大的,我们须要对这个电流增大的过程进行积分打算,考虑到电流逐步变大的过程。

如果电流纹波足够小,我们可以近似认为上管打开过程电流没变革。
则这个打算非常随意马虎,便是直接打算,就可以:

如果纹波带来的影响不可忽略,则我们须要进行积分运算。
我们从开始开启的电流进行积分,即最小电流处,积分到最大电流处。
此处利用牛顿-莱布尼兹公式,打算定积分。

第三个阶段,上管关闭的过程

上管打开的过程和关闭的过程是类似的打算方法,此处只是电流为全体周期的最大值,由于经历了一个充电的过程,电流此时处于峰值。
其余便是上管关闭的韶光,会与上管打开的韶光不一样。
我们打算公式如下:

第四个阶段,此时上管已经完备关闭,下管暂时还没有打开,称为去世区韶光

我们须要理解,任何掌握器都须要掌握避免高下管同时打开,如果涌现这个状态,则非常可能烧管,由于相称于通过高下管把输入电源和GND进行了短路。

为了避免这种状态,只好在上管关闭之后,等待一个韶光段,再对下管进行打开的操作。
而在两个MOSFET都关闭的状态,我们就称为去世区韶光。
这个韶光,紧张依赖下管的寄生二极管进行续流,实现输出电流的一个回路。

此时的功耗,便是下管的寄生二极管的功耗,也便是二极管的正引导通压降乘以此时的电流。
在开关开关的过程中,会有两个阶段经历去世区韶光,以是下管的去世区韶光功耗打算公式如下:

第五阶段,下管导通

导通功耗,由于很显然下管的功耗是在电流利过MOS的DS沟道之间的电阻(rDS(ON))产生的。
下面公式可估算下MOS管的导通功耗。

下管的导通损耗,近似的可以看作是:

如果考虑纹波,可以用以下公式进行打算:

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