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1、概述
電源的功耗是多方面的,包括開關損耗、輸入 / 輸出電容損耗、控制器靜態功耗以及電感損耗。
本文主要介紹 算起來很簡單的電感損耗。
電感損耗包括兩方面:其一是與磁芯相關的損耗,即傳統的鐵損;其二是與電感繞組相關的損耗,即通常所謂的銅損。
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Total Power Dissipation(W)= CopperLoss + CoreLoss
CopperLoss = ?IRMS2*?RDC(mΩ)/1000
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CoreLoss一般通過查廠商的表格得出。
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某主板上的開關電源照片
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2、計算方法
以 Pulse 的 PA1513NL 系列的電感為例,采用 PA1513NL.321NLT。
在其官網上下載到的 datasheet 如下。
基本的參數為:電感值為 320nH,直流電阻為 0.53±11.3%。
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在設計中,我們將這個電阻用在了開關頻率為 600kHz,負載電流?ILOAD為 30A 的 BUCK 電路中,其中 Iripple=30%*ILOAD。
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根據以上公式,可以很容易計算出最大的銅損為:
CopperLoss =? IRMS2* RDC(mΩ)/1000? =(30A)2 *(0.53*111.3% mΩ)/1000 = 0.531W
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關于最大鐵損,先要計算出△B:(因為電感值誤差是一個曲線,所以用 normal 值計算)
△B = .23* L(nH)* △I = 0.23 * 320(nH)* 30% * ILOAD = 662.4?
由于開關電源工作在 600KHz 的頻率下面,查表可以得到鐵損大概在 0.18W 左右。
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那么總的損耗如下:
Total Power Dissipation(W)= CopperLoss + CoreLoss = 0.711W
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通過查表,可以得到電感在正常工作的情況下,溫升大概是 45 攝氏度。
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評估電感的損耗主要作用是,一是看電感的損耗是否會引起電感過熱的情況,導致電感值下降甚至損壞;第二個作用是用來調整電感的參數,提升整個電源轉換系統的效率。
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3、關于 CoreLoss
其實很多電感公司的 datasheet 上都沒有給出 CoreLoss 的計算方法以及曲線,如果這樣的話,計算鐵損就幾乎成為一個不可能事情了。
對于這個情況,有兩個建議。
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如果這個電感是用在很大電流的并且比較關鍵的設備中的話,那么電感請選有提供鐵損的供應商,比如 Pulse,Wurth,JW Miller 等;
如果是在電流比較小或者開關頻率比較低的場合,一般鐵損并不是關鍵因素。
那么先評估銅損是否 OK,留有一定的裕量,如果在后續的測試中發現電感過熱的話,想辦法降低電源的開關頻率,或者采用 DCR 小一點的電感。
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