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  • 開關(guān)電源控制器結(jié)溫的計算分析介紹
    • 發(fā)布時間:2023-07-14 16:50:37
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    開關(guān)電源控制器結(jié)溫的計算分析介紹
    設(shè)計開關(guān)電源時,各種參數(shù)的計算以及控制器和無源器件的選取是工作的重點(diǎn),其中,控制器的結(jié)溫是需要重點(diǎn)關(guān)注的參數(shù)之一,因?yàn)檫^高的結(jié)溫除了會帶來安全隱患外,還會影響開關(guān)電源的效率。
    功率損耗分析法
    這種方法是借助計算開關(guān)電源控制器的功率損耗來實(shí)現(xiàn)。
    例如,開關(guān)電源控制器的功率損耗主要有其內(nèi)部 Top MOSFET 和 Bottom MOSFET 的傳導(dǎo)損耗和開關(guān)損耗,以及控制器的其他部分的損耗組成。
    前文案例,Buck 變換器的電路參數(shù)如表 1 所示。
    開關(guān)電源 控制器 結(jié)溫
    表 1 Buck 變換器的電路參數(shù)
    計算 LT8650S 上消耗的功率為(此功率未包含 LT8650S 上的其他損耗,例如反饋回路,PWM 產(chǎn)生等,所以計算的功率略微偏小):
    開關(guān)電源 控制器 結(jié)溫
    圖 1 LT8650S 上消耗的功率
    查看 LT8650S 的 datasheet,其熱阻如圖 2 所示。
    開關(guān)電源 控制器 結(jié)溫
    圖 2 LT8650S 的熱阻參數(shù)
    進(jìn)一步計算 LT8650S 在上述條件下的結(jié)溫為:
    Tj = 23 * 0.489934 + 25℃ = 36.2℃
    其中,環(huán)境溫度為 25℃。
    由于僅計算 LT8650S 內(nèi)部的 MOSFET 的功率損耗,所以計算出來的控制器結(jié)溫略微偏小。
    效率分析法
    這種方法是借助開關(guān)電源控制器 datasheet 中給定的效率曲線,在既定的輸入輸出條件下,計算整個開關(guān)電源的功率損耗,再減去無源器件的損耗(電感的傳導(dǎo)損耗和磁芯損耗,電容的傳導(dǎo)損耗等),從而得到開關(guān)電源控制器的功率損耗,再進(jìn)一步計算出來結(jié)溫。
    例如,LT8650S 的輸出 5V 的情況下的效率曲線如圖 4 所示。
    開關(guān)電源 控制器 結(jié)溫
    圖 4 LT8650S 的效率曲線
    并以“94.6% Efficiency at 2A, 5VOUT from 12VIN at 2MHz;”為例計算。
    整個 Buck 變換器的功率損耗為:
    P = (1 – 94.6%)*(5*2)/94.6% = 0.57W
    減去無源器件的功率損耗:
    P = 0.57 – Pcond_LC = 0.57 – 0.020266 W= 0.549734W
    進(jìn)一步計算出 LT8650S 的結(jié)溫為:
    Tj = 23 *  0.549734  + 25℃ = 37.6℃  
    這種方法計算出來的 LT8650S 的結(jié)溫相對比較準(zhǔn)確。
    仿真分析法
    這種方法是借助仿真工具,直接仿真出上述條件下的開關(guān)電源控制器的功率損耗,再計算出結(jié)溫。
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