Wie hoch sind die Verluste im Schaltnetzteil?
Der Hauptverlust im Schaltnetzteil Um die Effizienz des Schaltnetzteils zu verbessern, ist es notwendig, verschiedene Verluste zu unterscheiden und grob abzuschätzen. Der interne Verlust des Schaltnetzteils kann grob in vier Aspekte unterteilt werden: Schaltverlust, Leitungsverlust, zusätzlicher Verlust und Widerstandsverlust. Diese Verluste treten oft gemeinsam in verlustbehafteten Komponenten auf und werden im Folgenden separat besprochen.
Verluste im Zusammenhang mit der Leistungsumschaltung
Der Netzschalter ist eine der beiden Hauptverlustquellen in einem typischen Schaltnetzteil. Verluste lassen sich grundsätzlich in zwei Teile unterteilen: Leitungsverluste und Schaltverluste. Leitungsverlust ist der Verlust, wenn sich der Leistungsschalter im Leitungszustand befindet, nachdem das Leistungsgerät eingeschaltet wurde und die Antriebs- und Schaltwellenformen stabilisiert wurden; Schaltverluste treten auf, wenn der Leistungsschalter angesteuert wird und in einen neuen Arbeitszustand wechselt. Ansteuer- und Schaltverluste treten auf, wenn sich die Wellenform im Übergang befindet. Diese Phasen und ihre Wellenformen sind in Abbildung 1 dargestellt.
Der Leitungsverlust kann anhand des Produkts aus der Spannung am Schalter und der Stromwellenform gemessen werden. Diese Wellenformen sind annähernd linear und der Leistungsverlust während der Leitung wird durch Gleichung (1) angegeben.
Ein typischer Ansatz zur Kontrolle dieses Verlusts besteht darin, den Spannungsabfall während der Leitungsperiode des Leistungsschalters zu minimieren. Um dieses Ziel zu erreichen, muss der Designer dafür sorgen, dass der Schalter in Sättigung arbeitet. Diese Bedingungen sind durch Gleichung (2a) und Gleichung (2b) gegeben. Durch den Basis- oder Gate-Überstromantrieb wird sichergestellt, dass der Kollektor- oder Drainstrom durch externe Komponenten und nicht durch den Leistungsschalter selbst gesteuert wird.
Schaltverluste bei Leistungsschaltübergängen sind komplexer und umfassen sowohl eigene Faktoren als auch die Auswirkungen verwandter Komponenten. Verlustbedingte Wellenformen können nur mit einem Oszilloskop beobachtet werden, das an das Drain-Source-Ende (Kollektor-Emitter-Ende) des Spannungstastkopfs angeschlossen ist, und der Wechselstromtastkopf kann den Drain- oder Kollektorstrom messen. Bei der Messung des Verlusts zu jedem Schaltzeitpunkt muss eine abgeschirmte Kurzleitungssonde verwendet werden, da jede Länge eines ungeschirmten Kabels Rauschen von anderen Stromquellen verursachen kann und daher die tatsächliche Wellenform nicht genau anzeigen kann. Sobald eine gute Wellenform erhalten wurde, kann die von diesen beiden Kurven eingeschlossene Fläche durch die einfache Methode der Summierung von Dreiecken und Rechtecken grob berechnet werden. Der Einschaltverlust kann nach Formel (3) berechnet werden.
Dieses Ergebnis ist nur der Verlustwert während der Einschaltperiode des Leistungsschalters plus die Ausschalt- und Leitungsverluste, um den Gesamtverlustwert während der Schaltperiode zu erhalten.
Mit dem Ausgangsgleichrichter verbundene Verluste
Beim Gesamtverlust in einem typischen Schaltnetzteil mit asynchronem Gleichrichter macht der Verlust des Ausgangsgleichrichters 40 % -65 Prozent des Gesamtverlusts aus. Daher ist es sehr wichtig, diesen Abschnitt zu verstehen. In Abbildung 2 sehen Sie die Wellenformen, die dem Ausgangsgleichrichter zugeordnet sind.
