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            如何估算交換式電源中的電感功率耗損

            作者: 時(shí)間:2008-03-20 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
            體的有效電流承載區(qū)會(huì)降低,因此會(huì)形成較高的電阻。

              繞線的交流電阻,則由特定頻率下導(dǎo)體電流存在的深度而定,這稱為穿透深度(penetration depth),這是電流密度下降到表面電流密度(或直流)1/e時(shí)的點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)可以由以下方程式得出:

              

              

              

              (公式一)

              

              當(dāng)導(dǎo)體本身為平滑表面、或是導(dǎo)體的半徑高于穿透深度許多時(shí),表面深度為精確值;同時(shí),交流電阻只會(huì)因造成耗損。在降壓型與升壓型轉(zhuǎn)換器上,的電流漣波,的直流電流則只會(huì)在直流電阻上產(chǎn)生直流耗損。

              交流電阻可以透過計(jì)算特定頻率下銅導(dǎo)線的有效傳導(dǎo)區(qū),得知對(duì)在工作頻率下具備比表面深度較大半徑的導(dǎo)體來說,有效的傳導(dǎo)區(qū)域?yàn)楹穸认嗟扔诒砻嫔疃鹊沫h(huán)狀傳導(dǎo)表面區(qū)域大小,由于電阻率維持不變,因此交流電阻對(duì)直流電阻的比值,就是兩個(gè)區(qū)域大小間的比率。

              繞線中的渦流電流,同時(shí)也會(huì)受到其他附近導(dǎo)體的影響,這被稱為近接效應(yīng)(proximity effect)。在具備許多重疊繞線與相鄰繞線的電感器上,較高的渦流電流,相較于表面效應(yīng)所單獨(dú)影響的條件,電阻提升許多,但情況會(huì)因各種不同的組態(tài)、以及相互影響導(dǎo)體間的相對(duì)距離,顯得更為復(fù)雜。

              

              耗損的估算

              若以(圖五)顯示簡(jiǎn)單電路來描述電感器的耗損,其中RC代表耗損,RAC與RDC分別代表交流與直流繞線耗損,RC可以透過耗損的估算取得,RAC與RDC則分別為:因表面效應(yīng)與近接效應(yīng)所引起的直流繞線電阻與交流電阻。

              

              

              

              (圖五) 功率電感的等效耗損模型示意圖

              

              內(nèi)文:若以交換式電源控制器來架構(gòu)此耗損模型范例,設(shè)定輸入電壓(VIN)為12V,輸出電壓(VOUT)為5V、且輸出電流(IOUT)為2A的降壓式轉(zhuǎn)換器形式運(yùn)作,并採4.7mH的電感,會(huì)帶來621mA的電感電流漣波,相關(guān)耗損與和頻率的關(guān)系可參考(圖四),其中峰對(duì)峰才是重要關(guān)鍵,它會(huì)依循大型遲滯迴路中的小型遲滯迴路路徑變化,請(qǐng)參考圖二中的內(nèi)迴路,峰對(duì)峰則可以透過使用電感器資料規(guī)格書中所提供的方程式取得。另一方面,也可以使用電感器電壓第二乘積除以繞線數(shù)以及繞線內(nèi)磁芯的面積來取得。

              在613高斯(Gauss)下的磁芯耗損大約為470mW,圖五中的RC為電感器中造成磁芯功率耗損的等效,這個(gè)電阻可以由電感器兩端的RMS電壓、以及磁芯功率耗損計(jì)算中取得。


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