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2019.11.20 DC/DC

損耗的簡單計算方法

損耗探討

上一篇文章介紹了電源IC整體損耗的計算方法,即求出各部份的損耗並將這些損耗相加的方法。本文將在“簡單”的前提下,介紹一種利用現有資料求出電源IC損耗的方法。

損耗的簡單計算方法

在很多情況下,電源IC的技術規格書中給出的是在標準的應用電路中測試得到的效率曲線圖(效率 vs 輸出電流)。如果所使用的電路條件與規格書中的效率曲線的條件相同或近似,則在自己設計的電路中也可能得到基本相同的效率曲線。利用這個效率曲線,可以簡單計算損耗。與上一次的計算範例相同,這裡也以內建MOSFET的同步整流降壓轉換器為例進行計算。
首先,請看根據效率計算損耗的公式,這同時也是為了整理效率和損耗的關係。

首先,請看根據效率計算損耗的公式,這同時也是為了整理效率和損耗的關係。

輸入功率 [W]=輸出功率[W]+損耗[W]
效率(×100,以“%”表示)=輸出功率[W]÷輸入功率[W]

損耗 [W]=輸出功率[W]×(1-效率)÷效率

接下來,根據下面的條件,使用效率曲線進行計算。

使用條件:Vin=24V,Vout=5V,Iout=1.5A

從曲線圖中可以看出效率為:84% (藍色圓圈)

損耗 [W]=輸出功率[W]×(1-效率)÷效率
=(5V×1.5A)×(1-0.84)÷0.84=1.43W

D5_11_graf01

這裡計算出的損耗是電路的損耗(效率也一樣),因此,與上一次的計算範例相同,需要減去外接輸出電感的DCR帶來的傳導損耗(PCOIL)。關於電感的損耗,請參考這裡

如上所述,可以根據效率曲線大致算出損耗。前面提到要減去外接電感的損耗,但更準確一點講,估算值中包含其他外接零件和PCB的薄膜佈線等的損耗。然而,由於電源IC本身的損耗比這個值小(通常只是很小的值),因此用於估算值的量並沒有什麼問題。

功率電晶體為外接的情況下,可以用相同的思路估算,但一般需要另行求出功率電晶體的損耗,因此所花的時間也可能與單獨計算差不多。

最後,計算值的小數原則上要向上舍入,而非向下舍入。至於使用到小數點後幾位元數,可根據整體的功率來判斷有效(有影響)的位數。這是為了將誤差控制在安全範圍,需要注意的是損耗和發熱等負面因素。當然,在進行可否判斷時需要考慮到餘量而非界限值。

重點:

・電源IC的技術規格書中如果提供了效率曲線,可根據效率簡單計算損耗。

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