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DC/DC

損耗探討

前言

我們將在DC/DC轉換器評估篇“開關穩壓器的特性和評估方法”中,增加“損耗探討”相關的內容。

這裡所說的“損耗”,當然是指電源相關的功率損耗。不管怎樣,功率損耗是非常重要的探討項目,因為它直接轉變為“熱”。發熱是降低零件和裝置可靠性的主要原因之一,嚴重時甚至還有可能導致冒煙或火災事故,因此發熱的重要性是不言而喻的。

除設計錯誤、零件有問題、裝置組裝有問題之外,發熱引發的零件或裝置問題絕大多數是未進行充分的熱計算和熱設計導致的。比如常見的案例是,因模型變更而更改零件後、因裝置的小型化而更改PCB板佈局後,覺得只是微小的變更,所以疏忽了變更前應有的驗證,從而引發問題。

原因就暫時不談了,總之只要發現發熱問題,就必須採取對策。基本上是從“減少發熱量”或“增加散熱量”兩方面來採取措施。減少發熱量主要是透過降低電源電路中各零件損耗來實現。而要增加散熱量,則一般透過添加散熱器、增加PCB銅箔面積和層數來提高散熱效果,也就是採取降低熱阻的方法。


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透過增加PCB銅箔面積和層數來提高額定損耗的案例

降低電源電路零件的功率損耗

・DCDC轉換IC的損耗(含封裝熱阻)
・外接FET的損耗
・外接整流二極體的損耗(非同步整流)
・線圈的損耗

增加散熱量

・添加散熱器
・增加PCB銅箔面積
・增加PCB層數

在新篇章“損耗探討”中,將介紹電路的哪個部分產生什麼損耗、其原因是什麼,以便採取上述適當的對策。下面是本篇章的後續計畫。

  • 前言
  • 關於損耗
  • 同步整流降壓轉換器的損耗
  • MOSFET啟動阻抗帶來的傳導損耗
  • 開關損耗
  • Dead Time損耗/li>
  • IC控制電路的功率損耗
  • 閘極電荷損耗
  • 線圈DCR帶來的傳導損耗
  • 計算示例:IC的功率損耗 (內建FET的同步整流型時)
  • 封裝選型 -1
  • 封裝選型 -2
  • 關於損耗的簡單計算方法
  • 損耗的主要原因:輸出電流、開關頻率等
  • 注意點1:探討透過提高頻率來實現應用的小型化時
  • 注意點2:探討高耐壓應用時
  • 注意點3:探討大電流應用時 #1
  • 注意點4:探討大電流應用時 #2

重點:

・損耗直接導致發熱等,使零件和設備的可靠性降低

・熱設計對於提高設備的安全性和可靠性來說非常重要。

・後續將探討電源電路的損耗部分、原因及其對策。


開關調節器的特性及驗證方法