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playstation5|開關(guān)電源內(nèi)部的各種損耗

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playstation5|開關(guān)電源內(nèi)部的各種損耗

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開關(guān)電源內(nèi)部主要損耗要提高開關(guān)電源的效率 ， 就必須分辨和粗略估算各種損耗 。 開關(guān)電源內(nèi)部的損耗大致可分為四個(gè)方面：開關(guān)損耗、導(dǎo)通損耗、附加損耗和電阻損耗 。 這些損耗通常會(huì)在有損元器件中同時(shí)出現(xiàn) ， 下面將分別討論 。

與功率開關(guān)有關(guān)的損耗
功率開關(guān)是典型的開關(guān)電源內(nèi)部最主要的兩個(gè)損耗源之一 。 損耗基本上可分為兩部分：導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗 。 導(dǎo)通損耗是當(dāng)功率器件已被開通 ， 且驅(qū)動(dòng)和開關(guān)波形已經(jīng)穩(wěn)定以后 ， 功率開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的損耗；開關(guān)損耗是出現(xiàn)在功率開關(guān)被驅(qū)動(dòng) ， 進(jìn)入一個(gè)新的工作狀態(tài) ， 驅(qū)動(dòng)和開關(guān)波形處于過渡過程時(shí)的損耗 。 這些階段和它們的波形見圖1 。
導(dǎo)通損耗可由開關(guān)兩端電壓和電流波形乘積測(cè)得 。 這些波形都近似線性 ， 導(dǎo)通期間的功率損耗由式(1)給出 。


控制這個(gè)損耗的典型方法是使功率開關(guān)導(dǎo)通期間的電壓降最小 。 要達(dá)到這個(gè)目的 ， 設(shè)計(jì)者必須使開關(guān)工作在飽和狀態(tài) 。 這些條件由式(2a)和式(2b)給出 ， 通過基極或柵極過電流驅(qū)動(dòng) ， 確保由外部元器件而不是功率開關(guān)本身對(duì)集電極或漏極電流進(jìn)行控制 。

電源開關(guān)轉(zhuǎn)換期間的開關(guān)損耗就更復(fù)雜 ， 既有本身的因素 ， 也有相關(guān)元器件的影響 。 與損耗有關(guān)的波形只能通過電壓探頭接在漏源極(集射極)端的示波器觀察得到 ， 交流電流探頭可測(cè)量漏極或集電極電流 。 測(cè)量每一開關(guān)瞬間的損耗時(shí) ， 必須使用帶屏蔽的短引線探頭 ， 因?yàn)槿魏斡虚L(zhǎng)度的非屏蔽的導(dǎo)線都可能引入其他電源發(fā)出的噪聲 ， 從而不能準(zhǔn)確顯示真實(shí)的波形 。 一旦得到了好的波形 ， 就可用簡(jiǎn)單的三角形和矩形分段求和的方法 ， 粗略算出這兩條曲線所包圍的面積 。 例如圖1的開通損耗可用式(3)計(jì)算 。

這個(gè)結(jié)果只是功率開關(guān)開通期間的損耗值 ， 再加上關(guān)斷和導(dǎo)通損耗可以得到開關(guān)期間的總損耗值 。
與輸出整流器有關(guān)的損耗
在典型的非同步整流器開關(guān)電源內(nèi)部的總損耗中 ， 輸出整流器的損耗占據(jù)了全部損耗的40％-65％ 。 所以理解這一節(jié)非常重要 。 從圖2中可看到與輸出整流器有關(guān)的波形 。

整流器損耗也可以分成三個(gè)部分：開通損耗、導(dǎo)通損耗、關(guān)斷損耗 。
整流器的導(dǎo)通損耗就是在整流器導(dǎo)通并且電流電壓波形穩(wěn)定時(shí)的損耗 。 這個(gè)損耗的抑制是通過選擇流過一定電流時(shí)最低正向壓降的整流管而實(shí)現(xiàn)的 。 PN二極管具有更平坦的正向V-I特性 ， 但電壓降卻比較高(0.7～1.1V)；肖特基二極管轉(zhuǎn)折電壓較低(O.3～0.6V) ， 但電壓一電流特性不太陡 ， 這意味著隨著電流的增大 ， 它的正向電壓的增加要比PN二極管更快 。 將波形中的過渡過程分段轉(zhuǎn)化成矩形和三角形面積 ， 利用式(3)可以計(jì)算出這個(gè)損耗 。

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