透过电感损耗看电源功耗，计算一点不复杂

House

透过电感损耗看电源功耗，计算一点不复杂

1、概述
电源的功耗是多方面的，包括开关损耗、输入/输出电容损耗、控制器静态功耗以及电感损耗。本文主要介绍 算起来很简单的电感损耗。电感损耗包括两方面：其一是与磁芯相关的损耗，即传统的铁损；其二是与电感绕组相关的损耗，即通常所谓的铜损。
# _' a0 X" J$ s( O4 Y- Z9 q
Total Power Dissipation（W）= CopperLoss + CoreLoss
CopperLoss = IRMS2* RDC(mΩ)/1000

( a; ^& b" A0 g6 xCoreLoss一般通过查厂商的表格得出。
& Q0 q8 ]0 X6 {: `

. M# }# l/ n3 E. g5 n6 w7 z2 V2、计算方法
以Pulse的PA1513NL系列的电感为例，采用PA1513NL.321NLT。在其官网上下载到的datasheet如下。基本的参数为：电感值为320nH,直流电阻为0.53±11.3%。


" d6 W% @2 ^8 e7 v5 A
% d5 W$ Y8 h' x6 M6 P在设计中，我们将这个电阻用在了开关频率为600kHz,负载电流 ILOAD为30A的BUCK电路中，其中Iripple=30%*ILOAD。

根据以上公式，可以很容易计算出最大的铜损为：
: F' S3 e( v4 v! ~CopperLoss =  IRMS2* RDC(mΩ)/1000  =（30A）2 *(0.53*111.3% mΩ）/1000 = 0.531W


关于最大铁损，先要计算出△B：(因为电感值误差是一个曲线，所以用normal值计算)
  e. i0 M, Z3 j△B = .23* L(nH)* △I = 0.23 * 320（nH）* 30% * ILOAD = 662.4
% Z8 g- |. @, p4 G" m由于开关电源工作在600KHz的频率下面，查表可以得到铁损大概在0.18W左右。

9 ^/ n4 I" n" C+ b1 t那么总的损耗如下：
Total Power Dissipation（W）= CopperLoss + CoreLoss = 0.711W

通过查表，可以得到电感在正常工作的情况下，温升大概是45摄氏度。
3 k, L4 t; Z- i, v


- A2 e* m, i  m评估电感的损耗主要作用是，一是看电感的损耗是否会引起电感过热的情况，导致电感值下降甚至损坏；第二个作用是用来调整电感的参数，提升整个电源转换系统的效率。
% X+ p8 M1 L6 H/ l  y, c% C
. P6 ^+ [. f, A0 I! a3、关于CoreLoss
4 X  F% w/ Z: P其实很多电感公司的datasheet上都没有给出CoreLoss的计算方法以及曲线，如果这样的话，计算铁损就几乎成为一个不可能事情了。对于这个情况，有两个建议。
2 G" P2 m' x& X# ?7 G7 E+ l
如果这个电感是用在很大电流的并且比较关键的设备中的话，那么电感请选有提供铁损的供应商，比如Pulse，Wurth，JW Miller等；
如果是在电流比较小或者开关频率比较低的场合，一般铁损并不是关键因素。那么先评估铜损是否OK，留有一定的裕量，如果在后续的测试中发现电感过热的话，想办法降低电源的开关频率，或者采用DCR小一点的电感。
. z/ @* G* w, v& W4 }7 W
3 O" }: f8 g) d* T: {, V
1 h; K; P7 T6 ~
8 |% y+ \7 w- A% B: @# u( c9 b2 g6 i

thinkfunny

谢谢分享