异步BUCK二极管损耗计算

异步BUCK工作原理

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  1. Q闭合时(Ton),输入电压Vin为电感L和输出电容Cout充电,同时为负载供电;
  2. Q断开时(Toff),电感L为负载供电,电流通过续流二极管D回流到电感L;

之前有一篇文章对BUCK拓扑进行了详细解释,对这部分不了解的同学可以先看下那篇文章,链接如下:
https://blog.csdn.net/weixin_44634860/article/details/142683600?spm=1001.2014.3001.5502

随着开关的闭合与断开,电感两端的电压与电流以及流过二极管的电流变化如下图:
在这里插入图片描述

二极管损耗

二极管的损耗主要分为两个方面:传导损耗和开关损耗(上图中未体现出开关损耗)。

传导损耗

开关断开时(Toff),二极管D正向导通,D中有电流流过,此时二极管是损耗即为传导损耗。
P 传导 = V F × I o u t × ( 1 − D ) P_{传导}=V_{F}\times I _{out}\times \left ( 1-D \right ) P传导=VF×Iout×(1D)
其中
V F :为二极管的正向导通电压 I o u t : T o f f 期间,流过二极管的电流是逐渐减小的,其平均值为 I o u t D :开关导通的占空比 \begin{matrix} \\V_{F}:为二极管的正向导通电压 \\I _{out}:T_{off}期间,流过二极管的电流是逐渐减小的,其平均值为 I _{out} \\D:开关导通的占空比 \end{matrix} VF:为二极管的正向导通电压IoutToff期间,流过二极管的电流是逐渐减小的,其平均值为IoutD:开关导通的占空比

开关损耗

开关闭合时(Toff),二极管D反向截止,但是二极管不能立刻截止,二极管中会有反向电流流过,此时二极管是损耗即为开关损耗。

关于这部分内容,之前有一篇帖子有详细说明,有兴趣的同学可以去看下,链接如下:
https://blog.csdn.net/weixin_44634860/article/details/139335276?spm=1001.2014.3001.5502
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由于ts时间很短,我们下列计算是忽略这部分损耗。
P 开关 = 1 2 × V R × I r × t t × f = 1 2 × V i n × I r × t t × f P_{开关}=\frac{1}{2}\times V_{R}\times I _{r}\times t_{t} \times f=\frac{1}{2}\times V_{in}\times I _{r}\times t_{t} \times f P开关=21×VR×Ir×tt×f=21×Vin×Ir×tt×f
其中
V R :为二极管的截止时两端的电压,即为 V i n (忽略开关的压降) I r :如上图,为二极管方向电流最大值 t t :如上图,为二极管由导通变为截止时,反向电流持续时间 f : D C D C 的开关频率 \begin{matrix}V_{R}:为二极管的截止时两端的电压,即为V_{in} (忽略开关的压降) \\I _{r}:如上图,为二极管方向电流最大值 \\t_{t}:如上图,为二极管由导通变为截止时,反向电流持续时间 \\f:DCDC的开关频率 \end{matrix} VR:为二极管的截止时两端的电压,即为Vin(忽略开关的压降)Ir:如上图,为二极管方向电流最大值tt:如上图,为二极管由导通变为截止时,反向电流持续时间f:DCDC的开关频率
P 总 = P 传导 + P 开关 ( 注意:由于 t t 相对较小,开关损耗较小,传导损耗占主体 ) P_{总}=P_{传导}+P_{开关}(注意:由于tt相对较小,开关损耗较小,传导损耗占主体) P=P传导+P开关(注意:由于tt相对较小,开关损耗较小,传导损耗占主体)

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