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各种元器件的功耗计算方法

2年前浏览4792

1.电阻

电阻的发热量由下式算得

P=I2R 或 P=U2/R

I--流过电流值(A);R--电阻值(Ω);U--电阻两端的电压(V)

2.变压器

变压器的包括铜损和铁损两部分

Pb= Pw  Pc

铜损按下式计算:

 Pw =2×Ip×Np×Lp×Rz

Ip-原边有效电流, A

Np-原边绕组的匝数,匝

Lp-每圈的平均长度,cm

Rz-导线的阻抗,Ω/cm

铁损按下式计算:

Pc=Pv×Ve

Pv-单位体积的铁损,w/cm3

Ve-铁芯体积,cm3

变压器的温升按下式计算:

Δt=850Pb/As

Pb-变压器的总损耗,w

 As-变压器的表面积,cm2

3.功率器件耗散功率计算

3.1 双极型晶体管(IGBT)

IGBT的功耗损耗主要由通态损耗(饱和损耗或稳定损耗)及开关损耗两部分,分别按下式计算:

通态损耗(饱和损耗或稳定损耗):
Pc=UCEIcδ
开关损耗:
Ps=(1/2)UCEOIc(ton toff)fs=(Eon Eoff)fs
总损耗:
Pd=Pc Ps
UCE--通态集电极一发射极电压(V),给定值
UCEo--断态集电极一发射极电压(V),给定值
Ic--通态电流(A),给定值
δ--占空比,给定值
Eon,Eoff--开关能量(焦耳),从器件数据手册中查出。
fs--开关频率,给定值
3.2 功率MOSFET
MOSFET的损耗包括开关损耗和通态损耗两部分
通态功耗:      
Pd=IDS2RDS(ON)
IDS--漏极电流,A,给定值
RDS(ON)-MOSFET在工作结温下的通态热阻,可按直接下式计算,也可以从器件数据手册中查。
RDS(ON)(Tj)=Ro[1 α(Tj-25o)],Ω, 通态电阻
Ro--25℃时额定值,给定值
α--温度系数,一般为:0.01
开关损耗:
开通时损耗:PON=IceoVcetofff
开通过程损耗:Pr=IcVDStrf/6= Ic2ttr'f/6Crss     
关断时损耗:Poff=IcVcestonf                          
关断过程损耗:Pf=IcVDStff/6=Ic2ttf'f/6Coss 
Iceo-集电极与发射级间的穿透电流,A   
Ic--集电极电流,A                               
Vce-集电极与发射极间的电压,V
Vceo-饱和压降,V
tontoff-开通及关断时间,ns
tr,, tf-Vce的上升及下降时间,ns
tr', tf'-驱动波形上升或下降时间,ns  
Crss, Coss 朚OSFET 的输入与输出电容
MOSFET的总损耗为:
Ptotal=Pd Pon Poff Pr Pf
3.3 DC-DC开关变换器输出整流用功率二极管
功率二极管的损耗包括通态损耗及开关损耗两部分
通态损耗:
Pd=VFIF.D
VF-正向导通压降,V
IF.- 正向平均电流,A
D-占空比
开通损耗:
Pon=IFVFRMtrrD f /1000
VRFM-正向恢复电压,V
trr-反向恢复时间,ns
f-工作频率,KHZ
关断损耗:
Poff=IRMKfVRtrrDf/2000
IRM反向漏电流,A
Kf-比例系数    
VR-稳态反向电压,V
总功耗:
Pd Pon Poff
4.电芯
电芯的发热量由下式计算可得

Q=I2R

I--流过电流值(A);

R--直流电阻值(Ω),如只有交流电阻则一般需要乘以2

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首次发布时间:2021-12-08
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