感应器和增效器的实践——获得能量的有效传递
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三、对功率效率的影响 传统的开关buck交换器苦恼于一连串的能量消耗因素,根本上限制了效率性能。通过功率装置——比如说,尽管很小——的电压是有限且可以计量的,这些装置携带感应器电流的DC和AC两部分。开和关这些功率装置同样需要能量,尤其因为它们本质上是带有相当大的输入电容的大晶体管。虽然感应器和电容器理论上是无损的,但是寄生的等效串联电阻(ESRs)却不是。感应器的ESR和电容器的ESR,当它们携带DC和AC纹波电流时消耗能量,以感应器的情况是这样,而以电容器的情况,只需携带AC纹波电流就消耗能量。由于这些,传统交换器的效率通常在最优负载时达到最高,如图3所示,随着负载电流增加而减少,同时DC电流损失增加(IL-DC2REq 或 IOut2REq),随着负载电流减少,输出功率减少(IOutVOut),AC纹波电流损失和开关损失保持不变(IL-AC2REq 或 &DELTA;IL-RMS2REq)[1]。 图3:带有和不带有感应器增效器的buck交换器的效率性能 四、功率相关 由于增效器只带有AC纹波电流,所以它消耗的功率与负载电流IOut不成比例,而与感应器纹波电流(&DELTA;IL)每点的值成比例,这个值与IOut不相关(也就是,来源于增效器的平均电流为零)。更特殊的是,如图4 [2]和等式1,消耗的功率与VIn和(&DELTA;IL)线性相关,因为获得正纹波电流的装置受到VIn - VOut,沉没负纹波电流的晶体管受到VOut,两者都带有平均纹波电流ΔIL/8: (1) 最终结果是,如开关和其他AC纹波相关的损失,在重的负载情形下,当负载相关损失(IOut2REq)超过所有其他损失时,限制了通过增效器的额外的功率消耗在效率上的影响。然而,增效器带有一个额外的好处,它使用一个更小的片内或封装内感应器来实现与更大装置一样的精确性能。小的感应器使用更少的线圈,因此存在更低的ESR和ESR相关的损失(IOut2RESR和IL-AC2RESR),这个的结果可能是在更重负载情形下,有更高的整个的变换器效率,如图3中所示。 图4:感应器增效器的输出阶段和伴随的电流传导波形 << 前一页 下一页 >> |
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