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LC型开关调整器寄生参数的影响

使用普通LC型开关调整器时发现,所接的电感和电容同样会产生明显发热。但前面已提到它们都是电抗元件。那为什么会发热?任何发热都会影响系统整体效率,而效率是现代开关电源追求的主要目标,因此必须分析其发热原因。

实际应用中电抗元件的温升可归因于其自身固有的低值寄生电阻的执热损耗。例如,实际电感除了有基本参量电感L外,还有非零直流电阻(DCR)参量,它主要来源于绕组铜线的电阻。类似地,实际电容除含有基本参量电容C,也含有小量的等效串联电阻(ESR)。这些参数都会产生“阻性”功耗,它们叠加后的影响不可忽略。

如前所述,实际的半导体开关器件也要考虑固有的寄生电阻。其并联电阻效果上相当于漏电流的通路,由此产生漏(电流)损耗。同样,器件的正向导通压降一定意义上也可看作串联寄生电阻产生的导通损耗。

实际器件也存在各种电抗性寄生因素。例如由于绕组层与层之间的静电作用,电感两端存在相当大的寄生电容;由于电介质、金属箔以及其引出端小量电感的存在,电容中也有等效串联电感(ESL)。同样,场效应管(MOSFET)也有各种寄生参数,如其内部封闭各引出端之间的电容值。事实上,MOSFET的这些寄生参数是决定其开关速度(转换时间)的主要因素。

电抗性寄生参数不会消耗能量,至少应说其本身不会有热损耗。但这些寄生参数经常会在开关周期的某时刻将基能量释放于邻近的电阻,从而间接增加总损耗。

因此,为提高效率,通常应最大程度减小所有这些电阻性,或电抗性寄生参数。它们是妨碍变换器达到100%效率的首要原因。当然这种优化减少应在符合市场要求及其规定前提下保证其合理性和性价比。



西方节选自《精通开关电源设计》,由镭之源激光电源整理

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