如何計(jì)算開關(guān)損耗？各環(huán)節(jié)開關(guān)損耗如何計(jì)算？

時間：2024-07-16 21:08:09

關(guān)鍵字：損耗開關(guān)損耗

手機(jī)看文章

掃描二維碼
隨時隨地手機(jī)看文章

[導(dǎo)讀]今天，小編將在這篇文章中為大家?guī)碛?jì)算開關(guān)損耗的方法的有關(guān)報(bào)道，通過閱讀這篇文章，大家可以對它具備清晰的認(rèn)識，主要內(nèi)容如下。

今天，小編將在這篇文章中為大家?guī)碛?jì)算開關(guān)損耗的方法的有關(guān)報(bào)道，通過閱讀這篇文章，大家可以對它具備清晰的認(rèn)識，主要內(nèi)容如下。

一、開關(guān)損耗

開關(guān)管工作狀態(tài)有兩種:斷開狀態(tài)和導(dǎo)通狀態(tài)。斷開狀態(tài)時, 流過開關(guān)的電流為0, 雖然開關(guān)兩端電壓不為0,但P =UI =0,所以不消耗功率。導(dǎo)通狀態(tài)時, 開關(guān)上流過電流, 但開關(guān)兩端電壓為0, 同樣P =UI =0。實(shí)際上開關(guān)器件開關(guān)時總有一個過渡狀態(tài),會導(dǎo)致開關(guān)損耗。而且開關(guān)損耗與開關(guān)頻率成正比。

開關(guān)損耗包括導(dǎo)通損耗和截止損耗。導(dǎo)通損耗產(chǎn)生的原因:導(dǎo)通瞬間開關(guān)器件電壓的不能馬上降為0, 而電流從0已上升,因此在開關(guān)管上產(chǎn)生電壓電流交替現(xiàn)象,而產(chǎn)生損耗電壓不能馬上降為0的原因是開關(guān)器件上有寄生電容,電容上電壓不能突變,即不能馬上降為0, 從而產(chǎn)生功率損耗。在導(dǎo)通過程中,寄生電容的儲能通過開關(guān)器件放掉而損失。截止損耗產(chǎn)生的原因:截止瞬間開關(guān)器件電流不能馬上降為0, 而電壓已經(jīng)從0上升, 在開關(guān)器件上產(chǎn)生電壓電流交替現(xiàn)象。電流不能馬上為0的原因是, 與開關(guān)器件連接的電路中有寄生電感, 阻礙電流變化。并且逆變電路中變壓器是電感元件, 當(dāng)開關(guān)突然關(guān)斷時, 變壓器電感元件電流不能突變,并會產(chǎn)生很大的反激電壓, 阻礙電流變化, 通過電路加在開關(guān)管上, 產(chǎn)生比較大的損耗。提高開關(guān)速度不但不能消除損耗, 反而會使反激電壓越大,損耗更大。

一般情況下, 截止損耗比導(dǎo)通損耗大很多。因?yàn)閷?dǎo)通變截止時,功率管大電流突然降為0時,產(chǎn)生較大的反激電壓,從而使開關(guān)管功率損耗比較大。減少開關(guān)損耗, 關(guān)鍵是減少截止損耗。

二、通過波形的線性近似分割來計(jì)算損耗的方法

通過在線性近似有效范圍內(nèi)對所測得的波形進(jìn)行分割，可以計(jì)算出功率損耗。

1、導(dǎo)通和關(guān)斷區(qū)間的開關(guān)損耗

首先，計(jì)算開通和關(guān)斷時間內(nèi)消耗的功率損耗Pton和Ptoff。波形使用圖1中的示例波形。功率損耗使用表1中的近似公式來計(jì)算。由于計(jì)算公式會因波形的形狀而有所不同，因此請選擇接近測得波形的近似公式。

在圖1的波形示例中，開通時的波形被分割為兩部分，前半部分（ton1）使用表1中的例2。另外，使用公式ID1?0作為條件。后半部分（ton2）使用例3中的公式VDS2?0。

在圖1中，會因MOSFET的導(dǎo)通電阻和ID而產(chǎn)生電壓VDS2(on)，但如果該電壓遠(yuǎn)低于VDS的High電壓，就可以視其為零。

圖1. 開關(guān)損耗波形示例

綜上所述，可以使用下面的公式（1）來近似計(jì)算開通時的功率損耗。

同樣，將關(guān)斷時的波形也分為兩部分，前半部分（toff1）使用表1的例1中的公式VDS1?0，后半部分使用（toff2）例8中的公式ID2?0。在圖1中，由于前述的原因，會產(chǎn)生電壓VDS1(off)，但如果該電壓遠(yuǎn)低于VDS的High電壓，則將其按“零”處理。這樣，就可以使用下面的公式（2）來近似計(jì)算關(guān)斷時的功率損耗。

表1. 各種波形形狀的線性近似法開關(guān)損耗計(jì)算公式

2、導(dǎo)通期間的功率損耗

接下來，我們來計(jì)算導(dǎo)通期間消耗的功率損耗。圖2是用來計(jì)算導(dǎo)通損耗的波形示例。由于在TON區(qū)間MOSFET是導(dǎo)通的，因此VDS是MOSFET導(dǎo)通電阻和ID的乘積。有關(guān)導(dǎo)通電阻的值，請參閱技術(shù)規(guī)格書。需要從表2中選擇接近該波形形狀的例子并使用其近似公式來計(jì)算功率損耗。