开关电源的总损耗
开关电源常见损耗分析与对策
开关电源常见损耗分析与对策
以图一中典型的反激转换器(flyback converter)为例，去分析电源转换器的损耗。
因为反激转换器低价位和广泛的输入范围的特性，在实际应用层面受到欢迎。
对一个开关电源而言，主要的损耗包括了传导损耗(conduction loss)和切换损耗(switching loss)，以及由控制电路所造成的损耗。
表二、三、四分别对这些主要损耗，包括主要的传导损耗和切换损耗，控制电路所造成的损耗，列出了大约的估算，和常用的解决对策。
表二主要的开关损耗
表三主要的传导损耗
表四控制电路的主要损耗
可以很明显的发现无论是传导损耗或切换损耗，都和切换频率有很密切的关系。
降低切换频率可以有效的降低损耗，特别是在轻载时。
但由波宽调变产生器所产生的波宽必须被控制，免得造成磁性元件的饱和。
而且，反激转换器的输出能量可以表示为Po = (Vdc^2 ×Ton^2) /(2 ×Lp ×T) ×η，其中η代表转换效率。
在轻载时，导通时间(Ton)很短暂，增长切换週期(T)，或降低切换频率(fs)，是一个很直觉的想法。
开关器件开关过程损耗计算公式
开关器件开关过程损耗计算公式开关器件是电子电路中常见的一种元件，用于控制电流的通断。
在开关器件的开关过程中，会产生一定的损耗。
本文将介绍开关过程损耗的计算公式及其背后的原理。
开关器件的损耗主要包括导通损耗和关断损耗。
导通损耗是指开关器件在导通状态下的功率损耗，关断损耗是指开关器件在关断状态下的功率损耗。
我们来看导通损耗的计算公式。
导通损耗与开关器件的导通电阻和电流有关。
一般来说，导通损耗可以通过以下公式计算：导通损耗 = 导通电阻 × (导通电流)^2其中，导通电流是指开关器件在导通状态下通过的电流，导通电阻是指开关器件在导通状态下的电阻。
接下来，我们来看关断损耗的计算公式。
关断损耗与开关器件的关断电流和关断时间有关。
一般来说，关断损耗可以通过以下公式计算：关断损耗 = 关断电流 × 关断时间其中，关断电流是指开关器件在关断状态下的电流，关断时间是指开关器件从导通状态到关断状态所需的时间。
需要注意的是，开关器件的开关过程中还会有其他损耗，如开关过程中的动态损耗和开关过程中的电压损耗。
这些损耗通常可以通过实验测量或仿真计算得到。
开关过程损耗的计算公式可以帮助工程师评估开关器件的性能，并优化电路设计。
通过减小导通损耗和关断损耗，可以提高开关器件的效率，减少能量损耗。
除了通过计算公式来评估开关过程损耗，工程师还可以通过选择合适的开关器件和优化电路设计来降低损耗。
例如，选择导通电阻较小的开关器件，可以减小导通损耗；合理设计电路，减小关断时间，可以降低关断损耗。
总结起来，开关过程损耗的计算公式为导通损耗 = 导通电阻 × (导通电流)^2，关断损耗 = 关断电流 × 关断时间。
通过计算和优化，可以降低开关器件的损耗，提高电路的效率。
在实际应用中，工程师需要根据具体情况选择合适的开关器件和优化电路设计，以达到最佳的性能和能量效率。
开关电源8大损耗,讲的太详细了
开关电源8大损耗，讲的太详细了能量转换系统必定存在能耗，虽然实际应用中无法获得100%的转换效率，但是，一个高质量的电源效率可以达到非常高的水平，效率接近95%。
绝大多数电源IC 的工作效率可以在特定的工作条件下测得，数据资料中给出了这些参数。
一般厂商会给出实际测量的结果，但我们只能对我们自己的数据担保。
图1 给出了一个SMPS 降压转换器的电路实例，转换效率可以达到97%，即使在轻载时也能保持较高效率。
采用什么秘诀才能达到如此高的效率？我们最好从了解SMPS 损耗的公共问题开始，开关电源的损耗大部分来自开关器件(MOSFET 和二极管)，另外小部分损耗来自电感和电容。
但是，如果使用非常廉价的电感和电容(具有较高电阻)，将会导致损耗明显增大。
选择IC 时，需要考虑控制器的架构和内部元件，以期获得高效指标。
例如，图1 采用了多种方法来降低损耗，其中包括：同步整流，芯片内部集成低导通电阻的MOSFET，低静态电流和跳脉冲控制模式。
我们将在本文展开讨论这些措施带来的好处。
图1. 降压转换器集成了低导通电阻的MOSFET，采用同步整流，效率曲线如图所示。
降压型SMPS损耗是任何SMPS 架构都面临的问题，我们在此以图2 所示降压型(或buck)转换器为例进行讨论，图中标明各点的开关波形，用于后续计算。
降压转换器的主要功能是把一个较高的直流输入电压转换成较低的直流输出电压。
为了达到这个要求，MOSFET 以固定频率(f S)，在脉宽调制信号(PWM)的控制下进行开、关操作。
当MOSFET 导通时，输入电压给电感和电容(L 和C OUT)充电，通过它们把能量传递给负载。
在此期间，电感电流线性上升，电流回路如图2 中的回路1 所示。
当MOSFET 断开时，输入电压断开与电感的连接，电感和输出电容为负载供电。
电感电流线性下降，电流流过二极管，电流回路如图中的环路2 所示。
MOSFET 的导通时间定义为PWM 信号的占空比(D)。
开关损耗计算公式
开关损耗计算公式1.开关损耗的概念开关电源作为一种常见的电源类型，其在使用过程中会伴随着损耗。
而其中重要的一种就是开关损耗，这种损耗是由于开关管在反复进行开关过程中，会产生电感、电容、二极管等等的反向电流，从而产生能量损耗，这些损耗就是开关损耗。
2.开关损耗的分类开关损耗可分为导通损耗和开关损耗两种。
导通损耗是指开关管导通时的损耗，其大小取决于开关管的导通电阻及电源电压；而开关损耗是指开关管有明显的反向阻抗及电子载流子的迁移，从而在反向断路时产生的损耗，其大小取决于开关管的开关频率及负载电容。
3.开关损耗的计算公式开关损耗的计算公式为：Psw=0.5fvho*(Eon+Eoff)*Iload其中，Psw代表开关损耗功率，f为开关频率，vho为开关管输出电压幅值，Eon为开管损失，Eoff为关管损失，Iload为负载电流。
4.各项参数的解释开关损耗公式中的各项参数解释如下：（1）fvho：开关管输出电压幅值，由于开关管导通时，肯定有较小的电压掉电，因此这里要用输出电压的幅值来计算。
（2）Eon：开关管开启损耗，是指开关管在导通时产生的损耗，由于导通阻抗的存在，电流只能通过少量的电阻降，因此产生一定的损耗。
（3）Eoff：开关管关闭损耗，是指开关管在关断时产生的损耗，因为关断过程中会出现电容放电、电感储能等现象，所以会产生相应的能量损耗。
（4）Iload：负载电流，开关管所控制的负载电流，与电路中电阻和电容等元器件有关。
5.开关损耗的影响因素（1）开关频率：开关频率越高，开关管的损耗就越大，这是由于开关管在高频率下会出现更多的反向电流。
（2）开关管特性：开关管的导通阻抗、关断速度等特性，都会对开关损耗产生影响。
（3）电源电压：电源电压高，开关损耗也会随之增大。
6.如何降低开关损耗为了降低开关损耗，可以从以下几个方面入手：（1）选择适合的开关管型号，如IGBT、MOS、SBD等，根据具体场合，选用性价比高的产品。
开关电源变压器损耗计算
开关电源变压器损耗计算
计算开关电源变压器的损耗，可以采用下面的方法：
1. 计算铁心损耗：开关电源变压器的铁心损耗包括磁滞损耗和涡流损耗，可以通过铁心材料的特性曲线和变压器铁心的磁通密度来计算。
一般情况下，铁心损耗占总损耗的比重较小，通常在5%以下。
2. 计算铜损耗：开关电源变压器的铜损耗是由变压器线圈中的电流通过导线时产生的热量而导致的。
铜损耗的大小取决于变压器的额定电流和绕组的电阻值。
在设计开关电源变压器时，需要根据变压器线圈的截面积和电阻值来计算铜损耗。
3. 计算其他损耗：开关电源变压器还可能存在其他的损耗，如液体绝缘材料的损耗、绝缘损耗以及机械损耗等。
这些损耗的大小往往比较难以估算，可以通过实验来确定。
总的来说，开关电源变压器的损耗计算是一个较为复杂的过程，需要掌握一定的电路和材料知识。
为了确保变压器的工作稳定和可靠，需要对其损耗进行适当的估算和优化设计。
开关电源损耗计算方法
开关电源损耗计算方法开关电源是现代电子设备中常见的一种电源转换装置，其工作原理主要是通过控制开关的通断来调节输出电压。
然而，在开关电源的工作过程中，不可避免地会产生一定的损耗，这些损耗会影响电源的效率和稳定性。
因此，如何计算和降低开关电源的损耗，成为电源设计中的重要问题。
本文将详细探讨开关电源损耗的计算方法。
一、开关电源的基本结构与工作原理开关电源主要包括输入整流滤波电路、功率开关管、变压器、输出整流滤波电路等部分。
工作时，通过控制功率开关管的通断，使得变压器初级线圈上的电流发生变化，进而改变次级线圈上的感应电动势，从而实现电压的变换。
在这个过程中，功率开关管、变压器以及其他元器件都会产生损耗。
二、开关电源的主要损耗类型1. 开关损耗：这是由于功率开关管在导通和截止过程中产生的损耗，主要包括开通损耗和关断损耗。
2. 导通损耗：当功率开关管处于导通状态时，其内部电阻会消耗一部分能量，形成导通损耗。
3. 变压器损耗：包括磁滞损耗、涡流损耗和铜损。
磁滞损耗是由磁性材料的磁滞特性引起的；涡流损耗是由于交变磁场在导体中产生的涡流所消耗的能量；铜损是由于电流通过变压器绕组产生的热量。
4. 整流损耗：这是由整流二极管在反向恢复期间产生的损耗。
5. 其他损耗：如驱动电路的损耗、电容的ESR损耗等。
三、开关电源损耗的计算方法1. 开关损耗的计算：开关损耗主要取决于开关频率、开关速度和电压、电流的变化率。
通常采用SPICE仿真软件进行计算。
2. 导通损耗的计算：导通损耗等于导通电流与导通电阻的乘积。
3. 变压器损耗的计算：磁滞损耗和涡流损耗可以使用B-H曲线和E-J曲线进行计算，铜损则等于电流的平方与电阻的乘积。
4. 整流损耗的计算：整流损耗等于二极管的正向压降与电流的乘积。
5. 其他损耗的计算：需要根据具体的电路参数进行计算。
四、降低开关电源损耗的方法1. 选择低导通电阻的开关管，以降低导通损耗。
2. 提高开关频率，减小变压器的体积和重量，但可能会增加开关损耗。
BUCK型开关电源中的损耗与效率的计算
在BUCK型开关电源中，如果没有损耗，那效率就是100%，但这是不可能的，BUCK型开关电源中主要的损耗是导通损耗和交流开关损耗，导通损耗主要是指MOS管导通后的损耗和肖特基二极管导通的损耗（是指完全导通后的损耗，因为导通不是瞬间导通，有个从线性区到非线性区的过程），在MOS管导通时，由于存在导通电阻，那么流过电流就必然存在导通损耗，而肖特基导通损耗是指在MOS 管关闭期间，由于电感的电流不能突变加上电感反冲现象，会产生与MOS管导通时的相反电压方向，从而使肖特基导通，流过的电流会在肖特基上产生损耗。
由于MOS管在导通的时候，流过其的电流不是瞬间达到最大，此时电流有个从零逐渐上升到最大的过程，此时MOS管漏源（DS）之间的电压也是从Vdc逐渐下降到零，MOS管关闭的时候也存在此情况，只是与打开的时候过程相反，那么在这逐渐的过程中就会产生损耗，这就是交流开关损耗，交流开关损耗包括MOS管打开和关闭损耗，交流开关损耗与开关的频率成正比，因为一开一关的次数越多，损耗自然就大了。
在忽略交流开关损耗的情况下，假设输入电压Vdc,输出电压为V o,MOS管导通时间为Ton,关闭时间为T off,整个周期为T，即T=Ton+Toff。
在MOS管导通期间流过的平均电流为Io,由于电感电流不能突变，那么在MOS管关闭期间流过肖特基的平均电流也为Io，在MOS管和肖特基导通期间产生的压差基本为1V，那么导通损耗=P(mos管)+P(肖特基)=1*Io*Ton/T+1*Io*Toff/T=1*Io。
那么此时的效率E=Po/(Po+Plosse)=(Vo*Io)/(Vo*Io)+(1*Io)=Vo/Vo+1。
在考虑交流开关损耗的时候，基本交流开关损耗可以分两种情况来考虑，第一种情况是MOS管导通期间，电流开始上升的时候电压同时开始下降，MOS管关闭期间电流开始下降的时候电压同时上升，此种情况也是最理想的情况（一般实际情况很难达到），那么在此情况下，交流开关损耗=整个开关周期的导通损耗+整个开关周期的关断损耗=（时间从0到T on,流过电流和电压剩积的积分）*(Ton/T)+（时间从0到T off,流过电流和电压剩积的积分）*(Toff/T)=Io*Vdc/6*(Ton/T)+Io*Vdc/6*(Toff/T)。
开关电源变压器损耗计算
开关电源变压器损耗计算
开关电源变压器的损耗主要包括铜损和铁损两部分。
1. 铜损：铜损是由于变压器线圈的电阻引起的损耗。
它可以通过以下公式计算：
P_cu = I^2 * R
其中，P_cu表示铜损功率，I表示变压器的额定电流，R表示线圈的总电阻。
2. 铁损：铁损是由于磁场变化引起的损耗，分为磁滞损耗和涡流损耗两部分。
- 磁滞损耗可以通过以下公式计算：
P_h = K_h * f * B^x
其中，P_h表示磁滞损耗功率，K_h为磁滞损耗系数，f表示变压器的工频，B表示磁场强度，x为磁滞指数。
- 涡流损耗可以通过以下公式计算：
P_e = K_e * f^2 * B^2 * t^2
其中，P_e表示涡流损耗功率，K_e为涡流损耗系数，f表示变压器的工频，B表示磁场强度，t为变压器的铁心厚度。
总损耗可以通过铜损和铁损相加得到：
P_total = P_cu + P_h + P_e
需要注意的是，损耗的具体计算需要参考变压器的设计参数和材料特性，上述公式中的系数需要根据具体情况进行确定。
同时，在实际应用中，还需要考虑变压器的负载率和温升等因素对损耗的影响。
开关电源开关管和整流桥损耗的计算
开关电源开关管和整流桥损耗的计算一、导通损耗P dc （与平均直流有关）设开关管的导通压降为1V ,整流桥的压降也为1V ,则导通损耗P dc 为P dc =L(Q)+L(D)=1I IN ONT T +1 I O OFFT T二、交流开关损耗P ac（a ）最理想的晶体管开关波形电流电压的转变同时开始,同时结束。
（b ）最恶劣情况的波形，Q1导通时，电压保持最大值Vdc(max )直到电流达到最大值时才开始下降；关断时，电流保持恒定值Io 直到Q1电压达到最大值Vdc 时才开始下降。
（a ）最理想的晶体管开关波形电流电压的转变同时开始，同时结束。
（b ）最恶劣情况的波形，Q1导通时，电压保持最大值V dc(max)直到电流达到最大值时才开始下降；关断时，电流保持恒定值I o 直到Q1电压达到最大值V dc 时才开始下降。
开关损耗的的计算非常复杂，与半导体特性的许多变量和开关器件的驱动方法有关，此外，还与实际电路的设计（包括缓冲电路、负载、能量回馈的设计）因素有关。
在开通和关断瞬间，Q 的损耗由电流和电压的交叠产生。
D 的损耗与反向恢复时间有关，因为在反向恢复瞬间存在电流和电压应力。
电感的电流纹波在磁芯材料上产生磁滞和涡流损耗。
开通损耗P(T on )= vf dc o cr dc o T V I T V I + 若设T cr =T vf =T s ，则P(T on )=V dc I o (T s /T) 关断损耗P(T off )= 22cf o dc vr o dc T I V T I VT T +若设T cr =T cf =T s ，则P(T off )=V dc I o (T s /T)总的开关损耗为P ac =2V dc I o (T s /T)三、开关电源的总损耗P tP t =P ac +P dc。
MOS开关损耗计算
MOS开关损耗计算首先，我们需要了解MOSFET的开关工作原理。
在MOSFET的开关过程中，MOSFET在开启和关闭的瞬间都会有一定的过渡时间。
在这个过渡时间内，MOSFET处于导通或截止状态，电流变化较大，会产生一定的损耗。
1. 开启过渡损耗计算：在MOSFET从截止状态转变为导通状态的过渡过程中，电流从0增加到正常工作电流。
这个过程中，MOSFET的导通电阻较大，导致电流通过MOSFET时产生一定的能量损耗。
这种损耗主要由两部分组成：导通电压降VDS和开启时间t_on。
开启过渡损耗 = VDS × I × t_on2. 关闭过渡损耗计算：在MOSFET从导通状态转变为截止状态的过渡过程中，电流从正常工作电流减少到0。
这个过程中，MOSFET的截止电阻较大，电流减小时也会产生一定的能量损耗。
这种损耗同样由两部分组成：截止电压降VDS和关闭时间t_off。
关闭过渡损耗= VDS × I × t_off3. 开关状态损耗计算：在MOSFET的导通状态和截止状态下，电流通过MOSFET时会引起一定的电压降，从而产生功率损耗。
这种损耗可以通过导通电阻和截止电阻计算得到。
在导通状态下，导通损耗为RDS(on)× I × I，其中RDS(on)为MOSFET的导通电阻。
在截止状态下，截止损耗为VGS × I，其中VGS为MOSFET的截止电压。
开关状态损耗=导通损耗+截止损耗综上所述，MOS开关损耗的总计算公式为：总损耗=开启过渡损耗+关闭过渡损耗+开关状态损耗需要注意的是，以上公式只是对MOS的开关损耗进行了估算，实际的损耗还可能受到温度、电源电压、开关频率等因素的影响。
因此在具体的应用中，需要结合实际情况进行准确的损耗计算。
总结起来，MOS开关损耗计算的关键是理解MOSFET的开关过程，并结合导通电阻、截止电阻、开启时间、关闭时间、电流等参数来进行计算。
开关电源电磁元件损耗计算
磁芯损耗 磁芯单位损耗 磁芯体积 PCore = PFe •Ve Pcore
mW PFe
mW/cm3 Ve
mm3
总损耗 为 PTotal
PTotal = PCu + PCore
主变压器
以磁损为主，铜损为副，考虑邻近效应 磁磁芯芯磁损导耗率只能/工近作似状采态用表标现准为功振耗幅测磁试导的率一，定即频交率变和磁工场作单磁向密或下双的向正振弦幅波大损的耗磁进导行率计；算； 由于方波的损耗要比正弦波损耗低 10%，故损耗可降低 ； 10%
常见器件损耗计算方法 ----开关电源电磁元件类
输入滤波器 差模电感器
以铜损为主， 器件工作频率低，故磁损忽略
哪哪些些参参数数来需自要设Da计ta提sh供ee或t/实承测认提书供？？----常-常温温242℃4℃下下直直流流电电阻阻值值RR0 0M、ax输入有效电流值 IRMS
工作条件下的电阻值由于工作温度作用，需重新计算，最高工作温度定义为 110℃，电阻值 R110 为
层
绕制结构 原~副~原~副/副~原~副~原 原~副~原/副~原~副 原~副/副~原
铜损总功耗乘积
2Ppri+1.5Psec 2Ppri+3Psec 3Ppri+3Psec
总铜损为原副边铜损之和，若考虑邻近效应，按上式进行计算：
PcuTotal
=
I R 2 RMSP 110P
+
I
2 RMSS
R110S
磁芯单位损耗 工作磁密 工作频率 PFe = af c Bmd PFe
mW/cm3 dB
kG f
kHz
工作频率
a
c
d
f<100kHz
开关电源计算公式
开关电源计算公式开关电源是一种常见的电源类型，它通过控制开关管的导通和截断来实现电压转换调节的功能，广泛应用于电子设备和电力系统中。
开关电源的计算公式涉及到多个参数和电路特性，下面将详细介绍。
一、基本参数：1.输入电压（Vi）：即电源供电的电压大小，用V表示，比如220V、110V等。
2.输出电压（Vo）：即开关电源输出的电压大小，用V表示，比如+12V、+24V等。
3.输出电流（Io）：即开关电源输出的电流大小，用A表示，比如2A、5A等。
二、功率计算：功率是电流和电压的乘积，开关电源的功率计算公式为：P=Vo×Io三、效率计算：效率是输出功率与输入功率的比值，开关电源的效率计算公式为：η=(Po/Pi)×100%四、输入功率计算：输入功率是电源输入电流（Ii）与输入电压（Vi）的乘积，开关电源的输入功率计算公式为：Pi=Vi×Ii五、开关管损耗计算：开关管的损耗通过开关管导通和截断的交替工作来产生，损耗可以分为导通损耗和截断损耗两部分：1.导通损耗：开关管导通时，通过管的电流会引起导通损耗，计算公式为：Pd=Vf×If2.截断损耗：开关管截断时，截断电流流过管的电压会引起截断损耗，计算公式为：Prr = Vrr × Irr六、开关频率计算：开关频率是指开关管进行导通和截断操作的次数，一般以kHz为单位，计算公式为：f = 1 / (Ton + Toff)其中，Ton为导通时间，Toff为截断时间，可以通过控制电路来调节。
七、电感器选取：开关电源中的电感器用于存储和释放能量，通常根据输入电压、输出电压和输出电流来选择，具体选取的公式和设计方法较为复杂，需要参考开关电源设计手册或相关资料。
八、输出电容器选取：开关电源中的输出电容器用于平滑输出电压，一般需要根据输出电压的波动范围和负载变化情况来选取。
具体选取的公式和设计方法也较为复杂，需要参考开关电源设计手册或相关资料。
开关电源损耗计算方法
开关电源损耗计算方法
开关电源损耗计算方法是指用于计算开关电源中各种元件和电路的损耗的方法。
开关电源在工作过程中，由于元件和电路的阻抗，会产生能量损耗，这些损耗主要表现在开关管的导通损耗、二极管的正向损耗、电容的损耗以及变压器和线圈的损耗等方面。
对于开关管导通损耗的计算，通常采用开关管导通电阻和电流的乘积来计算。
公式为：功耗= 电流²×导通电阻。
其中，导通电阻指的是开关管导通时电阻的大小，通常比较小。
二极管正向损耗的计算则使用电流和正向压降的乘积进行。
公式为：功耗= 电流×正向压降。
正向压降是指二极管正向导通时的压降大小。
电容的损耗则用1/2×电容×电压²×频率×损耗角正切值来计算。
公式为：功耗= 1/2×电容×电压²×频率×损耗角正切值。
其中，损耗角正切值是指电容器的损耗角和电容的比值。
对于变压器和线圈的损耗，分为变压器铁耗和线圈铜耗。
它们的计算方法与上述其他元件的损耗类似，也是通过测量相关参数并利用公式进行计算得出的。
总的来说，开关电源损耗计算方法是一种用于评估开关电源性能的重要手段，通过对各种元件和电路的损耗进行精确计算，可以帮助工程师优化电路设计，提高电源效率并减小能源浪费。
开关电源的总损耗
开关电源的总损耗开关电源的总损耗根据效率定义，电源的总损耗为△P=Pi－Po=Po(1/η－1)(7.3.2)总损耗包括功率器件、变压器、滤波电路、缓冲电路、辅助电源、EMI滤波、保险丝、假负载等一切损耗。
有时“变换器效率”，实际上仅只包含功率电路、变压器、整流滤波电路和缓冲电路损耗，不包含除此以外的其他电路损耗，甚至不包含功率开关驱动损耗。
开关电源适配器设计开始，应当对所设计电源效率有一个恰当的估计，由此选择功率开关。
用式（7.3.2）计算出允许的总损耗。
再根据所选择拓朴给出功率电路的允许损耗——功率开关损耗Ps，变压器损耗Pt，滤波器损耗Pf，漏感引起的损耗Pls，缓冲电路损耗Psn，整流损耗Pr等等。
辅助电源如果是直接取自于输入电压，不影响功率电路输入功率，可根据所选择的功率器件，保护电路和显示电路的消耗电流，单独给出允许损耗；如果辅助电源采用自举供电，在功率电路中还应当包含其损耗。
功率开关损耗Ps包括功率管导通和开关损耗。
导通损耗与电流I或电流的平方I2成正比。
高压器件比低压器件导通电阻（或压降）大，更长的开关时间，因此通态损耗和开关损耗也大。
开关损耗随频率增加而增加，因此高压大功率开关电源一般开关频率较低。
IGBT电压定额一般在500V以上，导通压降在2-3V，从损耗的观点看不适宜工作在低电压（小于200V）和工作频率超过30kHz电路中。
低压MOSFET电流定额越大，导通电阻越小。
如果将大电流定额的器件用在小工作电流场合，导通损耗明显降低，但大电流器件的栅极电荷比小电流大，栅极驱动损耗将明显增加，因此必须在栅极损耗和导通损耗之间折中，但栅极损耗随开关频率增加而增加，如果采用大马拉小车，开关频率是调节损耗的重要因素。
双极型功率管通态压降一般在1V以上，为减少存储时间，通常采用抗饱和措施，导通压降增加。
粗略估计，可以假定开关损耗等于导通损耗。
变压器损耗Pt包括磁芯损耗和线圈损耗（铜损耗）。
BUCK型开关电源中的损耗与效率的计算
BUCK型开关电源中的损耗与效率的计算BUCK（降压）型开关电源是一种常见的电源系统，广泛应用于各种电子设备中。
计算BUCK型开关电源的损耗与效率是非常重要的，可以帮助我们了解电源系统的性能和优化设计。
本文将详细介绍如何计算BUCK型开关电源的损耗与效率。
1.BUCK型开关电源的工作原理工作原理如下：-当输入电压大于输出电压时，开关管关闭，电感储存能量；-当输入电压小于输出电压时，开关管打开，电感释放能量，使输出电流继续供电。
2.BUCK型开关电源的损耗2.1静态损耗静态损耗主要包括开关管的导通损耗和电感元件的电流损耗。
- 开关管的导通损耗可以通过导通电流和开关管的导通电阻来计算，即 P1 = I(on) * R(on)。
- 电感元件的电流损耗可以通过电感电流和电感的电阻来计算，即P2 = I(lm)² * R(lm)。
2.2动态损耗动态损耗主要包括开关管的开关损耗和反馈电路的功耗。
- 开关管的开关损耗可以通过开关频率、开关管的导通电阻和电容负载来计算，即 P3 = f * V(in) * I(C) * (t(on) + t(off))，其中 f为开关频率，V(in)为输入电压，I(C)为电容负载电流，t(on)和t(off)为开关管的导通时间和关断时间。
- 反馈电路的功耗主要来自反馈控制电路，可以通过电压和电流来计算，即 P4 = V(fbk) * I(fbk)。
总的损耗为 P(total) = P1 + P2 + P3 + P43.BUCK型开关电源的效率输出功率可以通过输出电压和输出电流来计算，即 P(out) = V(out) * I(out)。
输入功率可以通过输入电压和输入电流来计算，即 P(in) = V(in) * I(in)。
4.优化BUCK型开关电源的设计为了提高BUCK型开关电源的效率，可以采取以下措施：-选择低导通电阻的开关管，减少导通损耗。
-选择低电阻的电感元件，减少电流损耗。
开关电源报废标准
开关电源报废标准本文档旨在明确开关电源报废的标准和处理方式。
开关电源作为电子设备中的重要组成部分，对设备的安全稳定运行具有关键作用。
然而，当开关电源达到一定的报废标准时，必须进行更换或报废处理，以确保设备整体的性能和安全。
以下为常见的开关电源报废标准。
1. 损耗严重当开关电源的损耗超过其额定值的20%时，应考虑报废。
这可能会导致电源设备过热或效率低下，增加能耗和运营成本。
2. 技术过时如果开关电源的技术规格已过时，无法满足现行标准和设备需求，应考虑报废。
继续使用过时的开关电源可能导致设备性能下降或存在安全隐患。
3. 维修成本高当开关电源的维修成本超过其原始价值的80%时，经济上已不再划算，应考虑报废并更换新的开关电源。
4. 不符合安全标准如果开关电源不符合国家或行业安全标准，存在潜在的火灾、电击等风险，应立即报废并采取相应的安全措施。
5. 无法修复当开关电源出现严重的损坏，超出修复范围或修复成本过高时，应考虑报废。
这种情况下，更换新的开关电源更为经济和高效。
6. 无备件支持如果市场上已不再供应与该开关电源相匹配的备件，应考虑报废。
缺乏备件支持可能导致设备维护困难或无法及时修复故障。
7. 不符合环保要求如果开关电源含有有害物质或不符合国家环保要求，应进行报废处理。
这些物质可能对环境和人体健康造成危害，需要进行适当的环保处理。
8. 功能失效当开关电源无法实现其主要功能或性能严重下降时，应考虑报废。
这可能导致设备无法正常运行或对设备性能产生负面影响。
9. 存在恶意软件如果开关电源被恶意软件感染或嵌入，应立即报废并采取相应的安全措施。
恶意软件可能通过开关电源传播给其他设备，造成信息安全风险和隐私泄露。
10. 无法满足法规要求如果开关电源无法满足国家或地区的法规要求，应考虑报废。
继续使用不符合法规要求的开关电源可能导致法律风险和罚款等后果。
开关电源设计-开关电源损耗分析与减小的方法
1.4 同步整流器可以使输出整流器导 通损耗的降低
为了降低输出整流器的导通损耗，可以采 用MOSFET构成同步整流器，如果一个导 通电阻为10mΩ的MOSFET流过20A电流， 其导通电压降仅仅0.2V！明显低于肖特基 二极管的在这个电流下的导通电压，如果 流过10A电流，则导通电压会更低。 这就是现在的高效率开关电源的输出整流 器采用同步整流器的最主要的原因。
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尽可能增加占空比可以降低导通损 耗
在开关管额定电流相同的条件下。占空比 为0.5的导通损耗是占空比0.4的导通损耗的 80%、是占空比0.4的导通损耗的60%。 这种损耗的减少是在不增加成本和电路复 杂性条件下通过改变工作状态轻而易举得 到的。
常规技术下开关管的导通损耗比例
MOSFET作为开关管时，导通损耗一般占 开关管总损耗的2/3； IGBT作为开关管时，导通损耗一般占开关 管总损耗的1/3。
开关管的驱动 驱动MOSFET实际上是对MOSFET的栅极 电容的充放电过程。 例如在100ns时间内驱动一个100nC栅极电 荷的MOSFET由关断到导通或由导通到关 断需要1A驱动电流，如果是200mA则驱动 时间就会变为500ns。对应的开关损耗将会 增加到1A驱动电流的5倍。 因此，驱动电流对于快速开关MOSFET非 常重要。
BUCK型开关电源中的损耗与效率的计算
BUCK型开关电源中的损耗与效率的计算在BUCK型开关电源中，如果没有损耗，那效率就是100%,但这是不可能的，BUCK型开关电源中主要的损耗是导通损耗和交流开关损耗，导通损耗主要是指MOS 管导通后的损耗和肖特基二极管导通的损耗(是指完全导通后的损耗，因为导通不是瞬间导通，有个从线性区到非线性区的过程)，在MOS管导通时，由于存在导通电阻，那么流过电流就必然存在导通损耗，而肖特基导通损耗是指在MOS管关闭期间，由于电感的电流不能突变加上电感反冲现象，会产生与MOS管导通时的相反电压方向，从而使肖特基导通，流过的电流会在肖特基上产生损耗。
由于MOS管在导通的时候，流过其的电流不是瞬间达到最大，此时电流有个从零逐渐上升到最大的过程，此时MOS管漏源(DS)之间的电压也是从Vdc逐渐下降到零，MOS管关闭的时候也存在此情况，只是与打开的时候过程相反，那么在这逐渐的过程中就会产生损耗，这就是交流开关损耗，交流开关损耗包括MOS管打开和关闭损耗，交流开关损耗与开关的频率成正比，因为一开一关的次数越多，损耗自然就大了。
在忽略交流开关损耗的情况下，假设输入电压Vdc输出电压为Vo,MOS管导通时间为Ton关闭时间为Tof,整个周期为T,即T=Ton+Tof。
在MOS管导通期间流过的平均电流为Io,由于电感电流不能突变，那么在MOS管关闭期间流过肖特基的平均电流也为Io,在MOS管和肖特基导通期间产生的压差基本为1V,那么导通损耗二P(mos管)+P(肖特基)=1*Io*Ton/T+1*lo*Toff/T=1*lo。
那么此时的效率E=Po/(Po+Plosse)=(Vo*Io)/(Vo*Io)+(1*Io)=Vo/Vo+1。
在考虑交流开关损耗的时候,基本交流开关损耗可以分两种情况来考虑, 第一种情况是MOS管导通期间，电流开始上升的时候电压同时开始下降，MOS 管关闭期间电流开始下降的时候电压同时上升,此种情况也是最理想的情况 (一般实际情况很难达到)，那么在此情况下，交流开关损耗=整个开关周期的导通损耗+整个开关周期的关断损耗二(时间从0到Ton,流过电流和电压剩积的积分)*(Ton/T)+ (时间从0到Toff,流过电流和电压剩积的积分)*(Toff/T)=Io*Vdc/6*(Ton/T)+Io*Vdc/6*(Toff/T) 。
MOSFET损耗计算
MOSFET损耗计算MOSFET损耗计算是在电路设计和工程应用中非常重要的一项工作，它可以帮助工程师评估MOSFET在特定工作条件下的热管理和效率。
本文将详细介绍MOSFET损耗计算的方法，并分析其对电路性能和可靠性的影响。
MOSFET是一种常见的功率开关器件，在众多电子设备和系统中被广泛采用。
它的主要作用是通过控制栅极电压来调节源极和漏极之间的电流，实现电路功能的开关控制和功率放大。
然而，MOSFET在工作过程中会引起一定的功率损耗，这些损耗主要分为导通损耗和开关损耗两类。
导通损耗是指MOSFET在导通状态下的功率消耗，导通损耗主要取决于MOSFET的导通电流和导通电压降。
导通损耗可以通过下面的公式进行计算：P_cond = I_D * V_DS其中，P_cond表示导通损耗，I_D表示MOSFET的导通电流，V_DS表示MOSFET的导通电压降。
开关损耗是指MOSFET在开关过程中的功率损耗，开关损耗主要取决于MOSFET的开关频率和开关电荷。
开关损耗可以通过下面的公式进行计算：P_sw = f_sw * Q_g * V_DS * δ其中，P_sw表示开关损耗，f_sw表示开关频率，Q_g表示MOSFET的总栅电荷量，V_DS表示MOSFET的导通电压降，δ表示MOSFET的耗散因子。
总的损耗可以通过将导通损耗和开关损耗相加来计算：P_total = P_cond + P_swMOSFET损耗计算的目的是为了评估MOSFET在特定工作条件下的热管理和效率。
在高功率应用中，如果MOSFET的损耗过大，会导致器件温度升高，从而影响电路的可靠性和寿命。
因此，在设计过程中，需要根据MOSFET的特性和工作条件，合理评估损耗，并采取相应的散热措施，确保电路的正常运行和可靠性。
在MOSFET损耗计算中，需要注意的是准确估计MOSFET的导通电流、导通电压降、开关频率和栅电荷量等参数。
这些参数可以通过MOSFET的数据手册、实验测量或者仿真模拟来获取。
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开关电源的总损耗
开关电源的总损耗
根据效率定义，电源的总损耗为
△P=Pi－Po=Po(1/η－1) (7.3.2)
总损耗包括功率器件、变压器、滤波电路、缓冲电路、辅助电源、EMI滤波、保险丝、假负载等一切损耗。
有时“变换器效率”，实际上仅只包含功率电路、变压器、整流滤波电路和缓冲电路损耗，不包含除此以外的其他电路损耗，甚至不包含功率开关驱动损耗。
开关电源适配器设计开始，应当对所设计电源效率有一个恰当的估计，由此选择功率开关。
用式（7.3.2）计算出允许的总损耗。
再根据所选择拓朴给出功率电路的允许损耗——功率开关损耗Ps，变压器损耗Pt，滤波器损耗Pf，漏感引起的损耗Pls，缓冲电路损耗Psn，整流损耗Pr等等。
辅助电源如果是直接取自于输入电压，不影响功率电路输入功率，可根据所选择的功率器件，保护电路和显示电路的消耗电流，单独给出允许损耗；如果辅助电源采用自举供电，在功率电路中还应当包含其损耗。
功率开关损耗Ps包括功率管导通和开关损耗。
导通损耗与电流I或电流的平方I2成正比。
高压器件比低压器件导通电阻（或压降）大，更长的开关时间，因此通态损耗和开关损耗也大。
开关损耗随频率增加而增加，因此高压大功率开关电源一般开关频率较低。
IGBT电压定额一般在500V以上，导通压降在2-3V，从损耗的观点看不适宜工作在低电压（小于200V）和工作频率超过30kHz电路中。
低压MOSFET电流定额越大，导通电阻越小。
如果将大电流定额的器件用在小工作电流场合，导通损耗明显降低，但大电流器件的栅极电荷比小电流大，栅极驱动损耗将明显增加，因此必须在栅极损耗和导通损耗之间折中，但栅极损耗随开关频率增加而增加，如果采用大马拉小车，开关频率是调节损耗的重要因素。
双极型功率管通态压降一般在1V以上，为减少存储时间，通常采用抗饱和措施，导通压降增加。
粗略估计，可以假定开关损耗等于导通损耗。
变压器损耗Pt包括磁芯损耗和线圈损耗（铜损耗）。
正确设计和绕制的变压器效率一般在98%以上，但是反激变压器损耗大些。
如果要求高效率，必须选择较低的磁感应，磁芯的体积较大。
但是如果设计不当，损耗将明显增加。
尤其是反激变压器如果存在较大漏感，钳位电路采用RCD，损耗明显加大。
滤波损耗Pf包含滤波电感损耗和电容损耗。
如果是连续模式电感，则主要损耗是线圈损耗，磁芯损耗可以忽略。
电容存在串联等效电阻Resr上的损耗，电感连续模式中，电容纹波电流较小，电容损耗也较小，整个滤波损耗约小于输出功率的1%。
如果是反激变压器，电容的Resr损耗大大增加，滤波损耗就是电容损耗。
整流电路损耗Pr包括整流管正向压降引起的导通损耗，反向恢复引起关断损耗，以及为避免振荡二极管的缓冲电路损耗。
低输出电压电源整流管导通压降是影响整机效率的主要因素，导通损耗可以用二极管的正向压降乘以输出电流来估计。
因此输出电压越低，整流管压降影响就越大。
输出电压5V以下，要达到效率80%以上效率必须采用同步整流。
但是同步整流使得电路复杂，同时在高频时，驱动损耗将明显增加，限制了效率的提高。
当输出电压升高时，二极管反向恢复损耗和缓冲电路损耗将明显增加。
辅助电源损耗包括控制芯片损耗、启动电路损耗、驱动损耗，以及显示、保护电路损耗。
辅助电源损耗可以用辅助电源输出电流乘以其输出电压来估算。
其他损耗还有保险丝损耗、电磁兼容滤波器损耗、输入启动限流电路损耗、输入滤波损耗和布线损耗等。
输入级损耗有些与输出功率与输入级以后电路损耗密切相关。
也即输出功率大，输入部分（如电磁兼容滤波器、保护电路、功率开关）电流大，损耗也大。
后继损耗有假负载、采样、电压、电流检测、保护等电路附加损耗，滤波和整流等。
例如整流器压降对效率有致命的影响。
例如，输出级功率和损耗使得输入功率增加5%，即输入电流增加5%，功率管导通电阻损耗增加 1.052－1=0.1(10%)。
因此要求高效率开关电源，输出电路应尽量减少附加损耗。
在设计变换器之前，应很好地估计变换器效率。
如果需要高效率，肯定需要这样的估算作为选择拓朴过程的一部分，拓朴的错误选择将导致提高效率要花很大的代价。
为了保证整机的设计效率，必须对所设计的电源损耗作正确的估计。
如果没有设计经验，可以分析现有同等级输出功率电源的效率和损耗作为分配参考。
中低功率等级的变换器效率很难超过95%，输出功率越小，辅助电路的损耗所占的比例越大，效率越低。
从概念来说，假定要构建一个输入功率100W的变换器。
如果这个变换器效率是80%，它的输出是80W，内损耗为20W。
如果增加2%的效率，即82%，换句话说输出82W，节约2W，损耗减少10%。
要是变换器效率是90%，则输出功率是90W，内损耗为10W，如果增加效率2%，得到92W 输出，节约10W损耗中的2W，即20%。
很清楚，节约损耗10%要比节约20%损耗容易，效率超过90%再增加效率2%变得十分困难。
在各单元设计前应当进行损耗分配，作为各单元设计依据。
各单元保证小于分配的损耗，才能保证希望的整机效率。
如果一个单元损耗超过分配的损耗，而且要减少这部分损耗要付出更高的成本，而另一个单元减少损耗成本较低，可以在单元之间协调，达到预期的效率而不增加成本。