雙向直（zhí）流電源突發模式下的功率管損耗如何（hé）計算？

在（zài）雙向直流電源突發模式下，功率管損耗主要包括導（dǎo）通損耗（hào）、開關損耗（開通損（sǔn）耗（hào）和關斷損（sǔn）耗）、死（sǐ）區時間損耗、驅動損耗等，以下（xià）是具體計算方法及分析：

導通（tōng）損耗

導通（tōng）損耗是（shì）指（zhǐ）功率管在（zài）導（dǎo）通狀（zhuàng）態下，由於導通電阻而產生的功率損耗。在雙向直流電源中，功率管（guǎn）（如IGBT或MOSFET）在導通時，其漏源電流（IDS(on)）會在導通電阻（RDS(on)）上產生（shēng）壓降，從而產生導通損耗。導通損耗的計算公式為：

• 公式：Pon=IDS(on)rms2×RDS(on)×K×Don

• 參（cān）數（shù）說明：

  • IDS(on)rms：導通（tōng）期間漏（lòu）源（yuán）電（diàn）流的（de）有效值。
  • RDS(on)：導通電阻，會隨漏源電流值和器（qì）件結點溫度不同而變化，需根據規（guī）格書查找盡量靠近預計工作條件下的值，並（bìng）乘以規格書提供的溫度係數K。
  • Don：導（dǎo）通（tōng）占空比。

• 計算要點：

  • 計算（suàn）IDS(on)rms時，使用的時期僅是導通時間Ton，而不是整個工作周期Ts。
  • 在突發模式下，由於電流和電壓的（de）波動可能較大，需要更精確地測量或預計IDS(on)rms和RDS(on)的值。

開（kāi）關（guān）損耗

開關損耗包（bāo）括開通損耗和關（guān）斷損耗，是由於功率（lǜ）管在開（kāi）關過程中，電壓和電流的交疊而產生（shēng）的損耗。

• 開通損耗：

  • 產生原因：非理想的開關管在開通時，電壓不是立即下降（jiàng）到零，而是有一個下降時間；同時電流也（yě）不是立即上升到負載電流，而是有一個上升時間（jiān）。在這段時間內，開關管的（de）電流和電壓有一個交疊（dié）區，會（huì）產生（shēng）損耗。
  • 計算公式（以A類假設（shè）為例（lì））：Poff_on=61×VDS(off_end)×Ip1×tr×fs
  • 參數說明：
    • VDS(off_end)：開啟時刻前的漏源電（diàn）壓。
    • Ip1：開啟完（wán）成後的負載電流初始值。
    • tr：上升時間。
    • fs：開關頻率（lǜ）。

• 關斷損（sǔn）耗（hào）：

  • 產生原因：功率管在關斷過程中，電壓不是（shì）立即上升到負載電壓，而是有一個上升時間；同時電流也不是立即下降到零，而是有一個（gè）下降時間。在（zài）這（zhè）段時間內，開關管的電流和電（diàn）壓也（yě）有一個交疊區，會產生損耗。
  • 計算公式（以A類假設為例）：Poff_on=61×VDS(off_beginning)×Ip2×tf×fs
  • 參數說明：
    • VDS(off_beginning)：關斷完成後之（zhī）漏（lòu）源電壓。
    • Ip2：關斷時刻前的（de）負載電（diàn）流末端（duān）值。
    • tf：下（xià）降時間。
    • fs：開關頻（pín）率。

• 計算要點：

  • 在突發模式下，由於開關頻率和占（zhàn）空比可能動態變化，需要（yào）實時測量或預計開關過程（chéng）中的電壓和電流波（bō）形。
  • 實際計算中，針對不同（tóng）的假設（如A類假設和B類假設）會（huì）延伸出不同的計算公式，B類假設可作為最惡劣模式的計算值（zhí）。

死區時（shí）間（jiān）損耗

死區時間損耗是指在死區時間內，由於低邊開（kāi）關（MOSFET）體二（èr）極管的正向電壓和負載（zǎi）電流而產（chǎn）生的損耗。在同步整流式DC/DC轉換器中，為了避免直通電（diàn）流，會設（shè）置一段死區時間，在這段時間內兩邊的開關都是OFF的（de）。然而，實際的開關是MOSFET，其中存在被稱為“體二極管”的寄生二極管。在死區時間內，低（dī）邊（biān）MOSFET的體二極管相（xiàng）對（duì）於負載電流是正向的（de），電流通過這個體二極管流向負載（zǎi），從而產生損耗。

• 計算公式（shì）：Pdead_time=VF×IL×tdead（具體公式可能因電（diàn）路架構和器件參數而異）

• 參數說明：

  • VF：體二極（jí）管的正向電壓。
  • IL：負載電流。
  • tdead：死區時（shí）間（jiān）。

• 計算要（yào）點：

  • 在突發模式（shì）下，死區時間可能因控製策略的調整而變化，需要實時測量或預計死區時間（jiān）和負載電流的值（zhí）。

驅動損耗

驅動損耗是指柵（shān）極接受驅動電源進行驅（qū）動時（shí）產生的（de）損耗。在雙向直流（liú）電源中，功率管的柵極需要接受（shòu）驅動電源提供的電壓和電流來（lái）控製其開關狀態。驅動損（sǔn）耗的計算公式為：

• 公式：Pgs=Vgs×Qg×fs

• 參（cān）數說（shuō）明：

  • Vgs：驅動電源電壓。
  • Qg：總驅動電量，可通過器（qì）件規格書（shū）查找（zhǎo）得到。
  • fs：開關頻率（lǜ）。

• 計算要點：

  • 在突發模（mó）式（shì）下，由於（yú）開關頻率可（kě）能動態變化，需（xū）要實時測量或（huò）預計驅動電源電壓和開關頻率的值。