求解每個熱源功率損耗的新方法
S14 = 5.82 (9)
S24 = 9.29
S34 = 9.5
S44 = 16.2
重復上述過程,可以得到如下的S矩陣。
然后解出S-1,
試驗結果:集成式降壓轉換器
現(xiàn)在我們可以給SiC739 EVB上電,并使用等式(5)和(11)來計算每個熱源的功率損耗。
P1 = 0.224W, 電感器 (12)
P2 = 0.431W, 驅動 IC
P3 = 0.771W, 高邊MOSFET
P4 = 0.512W, 低邊 MOSFET
根據(jù)測試結果和等式 (2):
P1 + P3 + P4 = 1.538W
新方法給出的結果是:
P1 + P3 + P4 = 1.507W (13)
熱學方法和電工學方法之間的結果差異是由小熱源造成的,如PCB印制線和電容器的ESR。
分立式降壓轉換器
使用上述步驟和圖3,我們獲得了分立式方案的S矩陣,不過沒有考慮驅動IC的功率。
(16)
(17)
使用上面圖4提供的信息,我們可以得到在Vin = 12V, Vo =1.3V, Io = 8A, Fs = 1MHz條件下的功率損耗。
P1 = 0.228W, 電感器
P2 = 0.996W, 高邊 MOSFET
P3 = 0.789W, 低邊 MOSFET
比較等式(18)和等式(22),我們發(fā)現(xiàn),由于兩個電路使用相同的電感器,兩個電路具有同樣的電感器損耗,這個結果和我們預想的一樣。盡管分立方案中低邊和高邊MOSFET的rDS(on)比集成式方案MOSFET的rDS(on)分別小23%和28%,集成式降壓解決方案的損耗仍然比分立式降壓方案的損耗要低。
我們可以認定,集成式方案的頻率更低,而頻率則與功率損耗相關。
五 總結和結論
測量高頻DC-DC轉換器功率損耗的新方法使用了直流功率測試,和一個熱成像攝像機來測量PCB板上每個熱源的表面溫度。用新方法測得的功率損耗與用電工學方法測得的結果十分接近。新方法可以很容易地區(qū)分出象MOSFET這樣的主熱源,和象PCB印制線及電容器的ESR這樣的次熱源的功率損耗。試驗結果表明,由于在低頻下工作時的損耗小,高頻集成式DC-DC轉換器的整體功率損耗比分立式DC-DC轉換器要低。
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