透過電感損耗看電源功耗，計(jì)算一點(diǎn)不復(fù)雜
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1、概述
電源的功耗是多方面的，包括開關(guān)損耗、輸入/輸出電容損耗、控制器靜態(tài)功耗以及電感損耗。本文主要介紹 算起來很簡單的電感損耗。電感損耗包括兩方面：其一是與磁芯相關(guān)的損耗，即傳統(tǒng)的鐵損；其二是與電感繞組相關(guān)的損耗，即通常所謂的銅損。
Total Power Dissipation（W）= CopperLoss + CoreLoss
CopperLoss = IRMS2*RDC(mΩ)/1000
CoreLoss一般通過查廠商的表格得出。
某主板上的開關(guān)電源照片
2、計(jì)算方法
以Pulse的PA1513NL系列的電感為例，采用PA1513NL.321NLT。在其官網(wǎng)上下載到的datasheet如下。基本的參數(shù)為：電感值為320nH,直流電阻為0.53±11.3%。
在設(shè)計(jì)中，我們將這個(gè)電阻用在了開關(guān)頻率為600kHz,負(fù)載電流ILOAD為30A的BUCK電路中，其中Iripple=30%*ILOAD。
根據(jù)以上公式，可以很容易計(jì)算出最大的銅損為：
CopperLoss = IRMS2* RDC(mΩ)/1000 =（30A）2 *(0.53*111.3% mΩ）/1000 = 0.531W
關(guān)于最大鐵損，先要計(jì)算出△B：(因?yàn)殡姼兄嫡`差是一個(gè)曲線，所以用normal值計(jì)算)
△B = .23* L(nH)* △I = 0.23 * 320（nH）* 30% * ILOAD = 662.4
由于開關(guān)電源工作在600KHz的頻率下面，查表可以得到鐵損大概在0.18W左右。
那么總的損耗如下：
Total Power Dissipation（W）= CopperLoss + CoreLoss = 0.711W
通過查表，可以得到電感在正常工作的情況下，溫升大概是45攝氏度。
評(píng)估電感的損耗主要作用是，一是看電感的損耗是否會(huì)引起電感過熱的情況，導(dǎo)致電感值下降甚至損壞；第二個(gè)作用是用來調(diào)整電感的參數(shù)，提升整個(gè)電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的效率。
3、關(guān)于CoreLoss
其實(shí)很多電感公司的datasheet上都沒有給出CoreLoss的計(jì)算方法以及曲線，如果這樣的話，計(jì)算鐵損就幾乎成為一個(gè)不可能事情了。對(duì)于這個(gè)情況，有兩個(gè)建議。
如果這個(gè)電感是用在很大電流的并且比較關(guān)鍵的設(shè)備中的話，那么電感請(qǐng)選有提供鐵損的供應(yīng)商，比如Pulse，Wurth，JW Miller等；
如果是在電流比較小或者開關(guān)頻率比較低的場(chǎng)合，一般鐵損并不是關(guān)鍵因素。那么先評(píng)估銅損是否OK，留有一定的裕量，如果在后續(xù)的測(cè)試中發(fā)現(xiàn)電感過熱的話，想辦法降低電源的開關(guān)頻率，或者采用DCR小一點(diǎn)的電感。
評(píng)論