开关电源/开关MOS管/开关变压器损耗讲解

今天给大家分享的是：开关电源损耗与效率、开关晶体管损耗、开关变压器损耗。

一、开关电源的损耗

开关电源的损耗主要来自三个元件：开关晶体管、变压器和整流二极管。

1、开关晶体管损耗

主要分为开通/关断损耗两个方面。开关晶体管的损耗主要与开关管的开关次数有关，还与工作频率和负载特性有关。如果开关时间增加一倍，开关管的损耗将增加约2～3倍，而开关管的损耗与开关电源的工作频率成正比。

2、开关变压器的损耗

主要包括磁滞损耗、涡流损耗和铜损。开关变压器的涡流损耗和变压器线圈的铜损与工作频率的(píng)方成正比，而磁滞损耗除与工作频率外还与磁通密度的1.6次方成正比。

3、整流二极管的损耗

主要由两部分组成：正向导通损耗和反向恢复损耗。整流二极管的正向损耗与整流二极管的正向压降有关，而反向恢复损耗与二极管的反向恢复时间有关。

以上三种损耗占开关电源总损耗的20%以上。如何降低开关晶体管和变压器的损耗，提高效率，是每个工程师在设计的时候都会考虑到的问题。

二、开关晶体管损耗

开关晶体管的损耗主要包括开通损耗和关断损耗。

开关晶体管电路

1、开关晶体管的等效电路

开关晶体管的等效电路

三极管（或MOSFET）的输入可以等效为一个电容并联一个电阻，其输入电压为：

输入电压公式

三极管（或MOSFET）导通时，输出端可以等效为一个电感并联一个电阻；三极管截止时，可以等效为一个电容与一个电阻并联；其输出电压为：

输出电压公式

集电极电流为：

集电极电流公式

2、开关晶体管开通/关断过程——纯阻性负载

纯阻性开关电路

三极管开关特性参数：

(1) 延迟时间 t d

当输入信号 Vin 变为正时，集电极电流Ic上升到其最大值 Icm 的 10%所需的时间。

(2) 上升时间 t r

集电极电流Ic从其最大值 Icm 的 10% 上升到 90%所花费的时间。