Switch-mode voedingen (SMPS) worden op grote schaal gebruikt voor een efficiënte stroomconversie. Begrijpen hoe stroomverliezen in deze apparaten te berekenen en te verminderen is essentieel voor het verbeteren van prestaties en levensduur. Dit artikel geeft een overzicht van methoden om stroomverliezen in SMPS te analyseren en te beperken.

Berekening van vermogensverliezen in SMPS

Stroomverliezen in SMPS komen voornamelijk voor door geleiding, schakelen en magnetische componenten. Om deze verliezen te schatten is het belangrijk om de bijdrage van elk onderdeel tijdens de werking te analyseren.

Geleidende verliezen gebeuren wanneer stroom stroom door resistente elementen zoals transistors en diodes stroomt. Deze worden berekend door het kwadraat van de stroom te vermenigvuldigen met de weerstand (I2 R). Schakelende verliezen treden op tijdens de overgangsperiodes wanneer apparaten schakelen, en magnetische verliezen worden geassocieerd met transformator en inductiekern hysterese en wervelstroom.

Methoden om vermogensverlies te beperken

Het verminderen van stroomverliezen houdt in dat geschikte componenten worden geselecteerd en circuitontwerp wordt geoptimaliseerd. Het gebruik van componenten met lage on-weerstand (RDS(on)) voor transistors en lage voorwaartse spanningsdalingen voor dioden kan de geleidingsverliezen aanzienlijk verminderen.

Schakelende verliezen kunnen worden geminimaliseerd door gebruik te maken van soft-switching technieken zoals nulspanningsschakelaar (ZVS) of nulstroomschakeling (ZCS). Goede lay-out en snubber circuits helpen ook spanningspieken en elektromagnetische interferentie te verminderen.

Aanvullende strategieën

  • Gebruik hoogwaardige magnetische componenten met lage kernverliezen
  • Een goed thermisch beheer uitvoeren om oververhitting te voorkomen
  • Optimaliseer schakelfrequentie voor efficiëntiebalans
  • Werk synchroon rectificatie in plaats van diodes