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作者：Robert Kollman 高級(jí)應(yīng)用經(jīng)理 兼科技委員會(huì)資深委員 德州儀器(TI) 您是否曾詳細(xì)計(jì)算過(guò)設(shè)計(jì)中的預(yù)計(jì)組件損耗，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果有較大出入呢？本電源設(shè)計(jì)小貼士介紹了一種簡(jiǎn)便方法，以幫助您消除計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果之間的差異。該方法基于泰勒級(jí)數(shù)展開式，其中規(guī)定（在賦予一定自由條件下）任何函數(shù)都可分解成一個(gè)多項(xiàng)式，如下所示： 
如果意識(shí)到電源損耗與輸出電流相關(guān)（可用輸出電流替換 X），那么系數(shù)項(xiàng)就能很好地與不同來(lái)源的電源功率損耗聯(lián)系起來(lái)。例如，ao 代表諸如柵極驅(qū)動(dòng)、偏壓電源和磁芯的固定開銷損耗以及功率晶體管 Coss 充電與放電之類的損耗。這些損耗與輸出電流無(wú)關(guān)。第二項(xiàng)相關(guān)聯(lián)的損耗 a1 直接與輸出電流相關(guān)，其典型表現(xiàn)為輸出二極管損耗和開關(guān)損耗。在輸出二極管中，大多數(shù)損耗是由于結(jié)電壓引起的，因此損耗會(huì)隨著輸出電流成比例地增加。 類似地，開關(guān)損耗可通過(guò)輸出電流關(guān)聯(lián)項(xiàng)與某些固定電壓的乘積近似得出。第三項(xiàng)很容易被識(shí)別為傳導(dǎo)損耗。其典型表現(xiàn)為 FET 電阻、磁性布線電阻和互聯(lián)電阻中的損耗。高階項(xiàng)可能在計(jì)算非線性損耗（如磁芯損耗）時(shí)有用。只有在考慮前三項(xiàng)情況下才能得出有用結(jié)果。 計(jì)算三項(xiàng)系數(shù)的一種方法是測(cè)量三個(gè)工作點(diǎn)的損耗并成矩陣求解結(jié)果。如果損耗測(cè)量結(jié)果其中一項(xiàng)是在無(wú)負(fù)載的工況下得到（即所有損耗均等于第一項(xiàng)系數(shù) a0），那么就能簡(jiǎn)化該解決方法。隨后問(wèn)題簡(jiǎn)化至容易求解的兩個(gè)方程式和兩個(gè)未知數(shù)。一旦計(jì)算出系數(shù)，即可構(gòu)建出類似于圖 1、顯示三種損耗類型的損耗曲線。該曲線在消除測(cè)量結(jié)果和計(jì)算結(jié)果之間的偏差時(shí)大有用處，并且有助于確定能夠提高效率的潛在區(qū)域。例如，在滿負(fù)載工況下，圖 1 中的損耗主要為傳導(dǎo)損耗。為了提高效率，就需要降低 FET 電阻、電感電阻和互聯(lián)電阻。
圖1：功率損耗組件與二次項(xiàng)系數(shù)相匹配 實(shí)際損耗與三項(xiàng)式之間的相關(guān)性非常好。圖 2 對(duì)同步降壓穩(wěn)壓器的測(cè)量數(shù)據(jù)與曲線擬合數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。我們知道，在基于求解三個(gè)聯(lián)立方程組的曲線上將存在三個(gè)重合點(diǎn)。對(duì)于曲線的剩余部分，兩個(gè)曲線之間的差異小于2%。由于工作模式（如連續(xù)或非連續(xù)）不同、脈沖跳頻或變頻運(yùn)行等原因，其他類型的電源可能很難以如此匹配。這種方法并非絕對(duì)可靠，但是有助于電源設(shè)計(jì)人員理解實(shí)際電路損耗情況。
圖2 前三個(gè)損耗項(xiàng)提供了與測(cè)量值良好的相關(guān)性 在下個(gè)月的電源設(shè)計(jì)小貼士 12 中，我們將討論如何使用該方法優(yōu)化在特殊工作點(diǎn)的效率，敬請(qǐng)期待。 參考文獻(xiàn)： 如欲查閱 Robert Kollman 以前撰寫的電源設(shè)計(jì)小貼士文章，請(qǐng)登錄： http://www.techonlineindia.com/power/216500143。 如欲了解本解決方案和其他電源解決方案的更多詳情，敬請(qǐng)?jiān)L問(wèn)：www.ti.com/power-ca。 Robert Kollman現(xiàn)任 TI 高級(jí)應(yīng)用經(jīng)理兼科技委員會(huì)的資深委員。他擁有在電源電子領(lǐng)域超過(guò) 30 年的工作經(jīng)驗(yàn)。Robert 畢業(yè)于得克薩斯 A&M 大學(xué) (Texas A&M University)，獲電子工程理學(xué)士學(xué)位，后又畢業(yè)于南衛(wèi)理公會(huì)大學(xué) (Southern Methodist University)，獲電子工程碩士學(xué)位。 |
