Hoogfrequente DC-DC-converters worden veel gebruikt in stroomelektronica om de efficiëntie te verbeteren en de grootte te verminderen. Het berekenen van schakelverliezen is essentieel voor het optimaliseren van de stroomprestaties en het garanderen van een betrouwbare werking. Dit artikel legt de belangrijkste concepten uit die betrokken zijn bij het bepalen van schakelverliezen in deze converters.

Begrip omschakelen van verliezen

Schakelende verliezen ontstaan tijdens de overgang van stroomapparaten, zoals transistors, van op naar uit toestanden en vice versa. Deze verliezen worden voornamelijk veroorzaakt door de overlapping van spanning en stroom tijdens schakelgebeurtenissen, wat resulteert in energiedissipatie als warmte.

Factoren die het wisselen van verliezen beïnvloeden

De omvang van de schakelverliezen hangt af van verschillende factoren, waaronder schakelfrequentie, spanningsniveaus, stroomniveaus en apparaatkenmerken. Hogere schakelfrequenties verhogen in het algemeen verliezen, terwijl apparaatparameters zoals gate charge de energie per schakelaar beïnvloeden.

Berekening van wisselverliezen

De basisformule voor het schatten van de wisselverliezen is:

Verliezen van het roer = aantal wissels per seconde × verloren energie per schakelaar

Wanneer de verloren energie per schakelaar kan worden benaderd door:

Eschakelaar = 0,5 × VDS × Ibelasting × tsw

Hier is VDS de spanning over de schakelaar, Iload is de belastingstroom, en tsw is de schakeltijd. Nauwkeurige berekening houdt in dat deze parameters worden gemeten of geschat op basis van apparaatgegevensbladen en bedrijfsomstandigheden.

Strategieën voor het minimaliseren van verliezen

Het verminderen van schakelverliezen kan de algehele efficiëntie verbeteren. Gemeenschappelijke strategieën omvatten het verhogen van de schakelfrequentie met geoptimaliseerde apparaatselectie, gebruik makend van soft-switching technieken, en het minimaliseren van spanning en stroom overlappingen tijdens schakelgebeurtenissen.

  • Snuffel- of resonantiecircuits worden toegepast
  • Kiezen van apparaten met lage poortlading
  • Optimaliseren van schakelgolfvormen
  • Waar mogelijk de schakelfrequentie verlagen