聯系我們

開關電源損耗分析

網站首頁 » 新聞 » 公司動態(tài) » 開關電源損耗分析

開關電源損耗分析

對于開關電源效率的提高,我們常常所關心的是開關管的開關損耗,總是試圖進行軟開關控制以提高效率,但是,在開關電源的設計中,我們可能常常忽略了非常重要的損耗因素。        在此,偶羅列出一些損耗因素,并給予適當的計算,目的是提醒大家注意其它因素,比如PCB布線、電解電容、變壓器、整流管等,對開關電源效率的不可忽視的影響。
        文中計算多有不周之處,期望大俠們批評指正。在此拋磚引玉,希望給大家?guī)С鲆粋€努力的方向。

電源效率分析(以交流三相輸入,輸出400V12.5A5000W為例)
1.     三相輸入整流橋(BR3510W):                                                                    小計:
相電流:Ii = Pi/3/Ui
功率損耗:p = Ii * Ud*3
占比約為:p/Pi = Ud*/Ui = (0.98*2)/220 = 0.89%                                            0.89%
(單相整流仿真分析,有470uF濾波電容和無濾波電容兩種情況下,同樣輸出1.5kW,整流二極管上的損耗比為129:70,
再加上濾波電容的損耗,實際低功率因數情況下的整流損耗會更大,可能會超過1.64%。輸入濾波電容越大,功率因數越低,效率越低。)
沒有PFC校正的電路,減小輸入濾波電容,增大輸出濾波電容,但可能會帶來較大的工頻噪聲。

2.     輸出止逆(防倒灌):
15A*1.05V=15.75W,15.75W/5000W=0.315%                                                      1.205%

3.     輸出整流(DSEI3010):
輸出電流:Io = Po/Uo
功率損耗:p = Io*Ud*2
占比約為:p/Po = Ud*2/Uo = 1.8*2/400= 0.90%                                                2.105%

4.     開關管(IXFX44N80)
開關管通態(tài)損耗:0.190Ω*1.5(熱態(tài))*11A^2/5000W = 0.69%    2.795%
關斷損耗:(520V*2A*0.2us/32us+520V/2*12.5A*0.015us/32us)/5000W = 0.16%          (仿真結果,出入較大)                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              2.955%
5.     變壓器損耗:
   銅損:9/16,0.1mm線700股,5.495mm2,長度1000mm,銅的電阻率為17.5x10-8,線包導線電阻6.37mΩ。
額定輸入AC380V情況下,輸入整流電壓380Vx1.2 = DC456V,輸入大功率400Vx12.5A/0.91/0.9=6105W,
輸入電流13.4A,半橋LLC變壓器初級電流有效值26.8A。線包總銅損 = 26.8x26.8x6.37x2/1000=9.15W,占0.183%。                                                                                                                                               3.138%
    (實測初級8 mΩ,次級18 mΩ)
    以天通的TP4磁芯為例,磁導率2300,功率損耗650kW/m3(100kHz0.2T),PL=aB2.00F1.46,
得出磁滯損耗系數a=19.54。LSAD3,滿載工作頻率30kHz,磁感應強度0.3T,磁芯單位體積損耗PL=252 kW/m3,
雙EE70磁芯2*102 cm3,總損耗51.4W,占5000W輸出功率的1.028%。                                             
                                                                                                                        4.166%
6.     諧振電感損耗:
   銅損:8匝,0.1mm線700股,5.495mm2,長度750mm,銅的電阻率為17.5x10-8,線包導線電阻2.39mΩ。
半橋LLC諧振電流有效值26.8A。線包銅損 = 26.8x26.8x2.39/1000=1.72W,占0.034%。                                               
                                                                                                                         4.2%
    以天通的TP4磁芯為例,磁導率2300,功率損耗650kW/m3(100kHz0.2T),PL=aB2.00F1.46,得出磁滯損耗系數a=19.54。
LSAD3,滿載工作頻率30kHz,磁感應強度0.3T,磁芯單位體積損耗PL=252 kW/m3,EE70磁芯102 cm3,
損耗25.7W,占5000W輸出功率的0.514%。                                                            4.714%

7.     PCB線路的損耗不可忽略。35um厚,平均20mm寬,總長平均1500mm,12.5A電流的損耗是:58.59W,占1.17%。                                                                                                                                          5.884%
8.     輔助電源
7812:(18V-12V)*0.4A=2.4W
7805:(10V-5V)*0.1A=0.5W
20W*15%=3W
損耗:5.9W
風機:23.25W           總損耗:29.15W,占0.583%                                                     6.467%

9.     電解電容:紋波電壓0.4%*400V=1.6V,ESR大約100 mΩ,損耗25.6W
假定輸入濾波損耗15W,諧振電容損耗15W,則總占比1.11%                                        7.577%

10.     熔斷器損耗:

總計算損耗7.577%,計算效率92.4%,與實測比較接近。
實測的變壓器銅損比計算值大,計算未考慮趨膚效應及其它雜散損耗;
實測的變壓器鐵損比計算值小,計算時所取的B值過大,實際勵磁電流較小,B較小。

電解電容的損耗不容忽視,實測470uF400V2并2串,274 mΩ。


桌面式電源充電器生產廠家電源適配器主要用到哪些電子元器件?

電源適配器六級能效標準介紹

電源適配器典型的zvs 電路拓撲結構分析

單片DC/DC實現電源適配器與電池的切換

開關電源設計教程-什么是開關電源


文章轉載自網絡,如有侵權,請聯系刪除。
| 發(fā)布時間:2017.04.18    來源:世紀電源
上一個:開關電源適配器元件及設計之反激下一個:開關電源各種保護電路實例詳細解剖

東莞市玖琪實業(yè)有限公司專業(yè)生產:電源適配器、充電器、LED驅動電源、車載充電器、開關電源等....