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透过电感损耗看电源功耗,计算变简单

发布时间:2017-03-30 责任编辑:susan

【导读】电源的功耗是多方面的,包括开关损耗、输入/输出电容损耗、控制器静态功耗以及电感损耗。本文主要介绍 算起来很简单的电感损耗。电感损耗包括两方面:其一是与磁芯相关的损耗,即传统的铁损;其二是与电感绕组相关的损耗,即通常所谓的铜损。
 
Total Power Dissipation(W)= CopperLoss + CoreLoss
CopperLoss =  IRMS2* RDC(mΩ)/1000
 
CoreLoss一般通过查厂商的表格得出。
 
某主板上的开关电源照片
 
1.计算方法
 
以Pulse的PA1513NL系列的电感为例,采用PA1513NL.321NLT。在其官网上下载到的datasheet如下。基本的参数为:电感值为320nH,直流电阻为0.53±11.3%。
 
 
在设计中,我们将这个电阻用在了开关频率为600kHz,负载电流 ILOAD为30A的BUCK电路中,其中Iripple=30%*ILOAD。
 
根据以上公式,可以很容易计算出最大的铜损为:
CopperLoss =  IRMS2* RDC(mΩ)/1000  =(30A)2 *(0.53*111.3% mΩ)/1000 = 0.531W
 
关于最大铁损,先要计算出△B:(因为电感值误差是一个曲线,所以用normal值计算)
△B = .23* L(nH)* △I = 0.23 * 320(nH)* 30% * ILOAD = 662.4 
由于开关电源工作在600KHz的频率下面,查表可以得到铁损大概在0.18W左右。
 
那么总的损耗如下:
Total Power Dissipation(W)= CopperLoss + CoreLoss = 0.711W
 
通过查表,可以得到电感在正常工作的情况下,温升大概是45摄氏度。
 
 
评估电感的损耗主要作用是,一是看电感的损耗是否会引起电感过热的情况,导致电感值下降甚至损坏;第二个作用是用来调整电感的参数,提升整个电源转换系统的效率。
 
2.关于CoreLoss
 
其实很多电感公司的datasheet上都没有给出CoreLoss的计算方法以及曲线,如果这样的话,计算铁损就几乎成为一个不可能事情了。对于这个情况,有两个建议。
 
如果这个电感是用在很大电流的并且比较关键的设备中的话,那么电感请选有提供铁损的供应商,比如Pulse,Wurth,JW Miller等;如果是在电流比较小或者开关频率比较低的场合,一般铁损并不是关键因素。那么先评估铜损是否OK,留有一定的裕量,如果在后续的测试中发现电感过热的话,想办法降低电源的开关频率,或者采用DCR小一点的电感。
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