如何计算开关电源设计交流损耗

作者: Digi-Key 工程师 Scott Raeker

开关电源(SMPS)中的功率损耗主要来自开关损耗和磁损耗。磁损耗发生在设计中使用的电感分量的绕组和磁芯中。在为SMPS设计选择电感器时,可利用复杂方程和核心特征数据来估算磁芯损耗。可能还需要进行额外的计算,以估算由集肤效应和接近度引起的损耗。
Wurth采用了不同的方法开发出一种模型,用以估算功率电感器损耗(作为直流分量和交流分量)。由电感器绕组中的直流电流引起的功率耗散被列为直流损耗。由线圈和磁芯中的交流通量振幅引起的功率损耗被称为交流损耗。


Wurth模型的优点在于它以实际组件的实际数据为基础。

  • 经验数据基于实时参数,能够准确估计达到的任何给定占空比的损耗。
  • 该模型在宽频率范围(10 kHz至10 MHz)内也是精确的,因为功率方程的常数是在宽范围内得出的(相对于通量振幅)。
  • 考虑芯材和绕组结构的细微变化。
  • 适用于具有多种材料的组件。
  • 准确估算铁粉和金属合金材料的损耗。
  • 适用于任何核心形状和绕组结构。
  • 包括交流绕组损耗。
    该模型已应用于Wurth的在线REDEXPERT设计工具中,用于选择合适的电感器并估算各选定零件的交流和直流损耗以及指定的SMPS设计参数(输入/输出电压、频率、电流、拓扑)。

有关使用REDEXPERT来估算交流损耗的详细讨论和示例,请参阅存档的REDEXPERT——全球最精确的交流损耗模块网络研讨会,演讲者为Wurth的John Sudol。

英文原文链接:How to calculate Switch Mode Power Supply Design AC losses