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影响开关模式、D-D转换器效率的主要因

影响开关模式、D-D转换器效率的主要因

点击数:7962 次   录入时间:03-04 11:55:44   整理:http://www.55dianzi.com   电工文摘
L和DFD是接触电阻、漏电流和电介质损耗的功耗系数。

利用这个等式,我们可以观察到随着信号频率的增加,漏电流损耗和电介质损耗都有所减小,直到接触电阻损耗从一个较高频点开始占主导地位。在该频点(式中没有包括该参数)以上,ESR因为高频交流电流的趋肤效应趋于增大。

许多电容制造商提供ESR曲线图表示ESR与频率的关系。例如,TDK为其大多数电容产品提供了ESR曲线,参考这些与开关频率对应曲线图,得到ESR值。

然而,如果没有ESR曲线图,可以通过电容数据资料中的DF规格粗略估算ESR。DF是电容的整体DF (包括所有损耗),也可以按照下式估算ESR:

公式5

无论采用哪种方法来得到ESR值,直觉告诉我们,高ESR会降低开关电源效率,既然输入和输出电容在每个开关周期通过ESR充电、放电。这导致I² × RESR功率损耗。这个损耗(PCAP(ESR))可以按照下式计算:

PCAP(ESR) = ICAP(RMS)² × ESR

式中,ICAP(RMS)是流经电容的交流电流有效值RMS。对降压电路的输出电容,可以采用电感纹波电流的有效值RMS。输入滤波电容的RMS电流的计算比较复杂,可以按照下式得到一个合理的估算值:

ICIN(RMS) = IOUT/VIN × [VOUT (VIN - VOUT)]1/2

显然,为减小电容功率损耗,应选择低ESR电容,有助于SMPS电源降低纹波电流。ESR是产生输出电压纹波的主要原因,因此选择低ESR的电容不仅仅单纯提高效率,还能得到其它好处。

一般来说,不同类型电介质的电容具有不同的ESR等级。对于特定的容量和额定电压,铝电解电容和钽电容就比陶瓷电容具有更高的ESR值。聚酯和聚丙烯电容的ESR值介于它们之间,但这些电容尺寸较大,SMPS中很少使用。

对于给定类型的电容,较大容量、较低的DfS能够提供较低的ESR。大尺寸电容通常也会降低ESR,但电解电容会带来较大的等效串联电感。陶瓷电容被视为比较好的折中选择,此外,电容值一定的条件下,较低的电容额定电压也有助于减小ESR。

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