整流损耗算法
BUCK同步整流MOS损耗
基于Ｂｕｃｋ同步整流电路中功率ＭＯＳＦＥＴＳ管参数的优化 华晓辉1 林维明21 2)福州大学电气工程与自动化学院 福州 3500021)Email ：hxh_1889@ 2) Email ：weiming @摘 要 本文是分析BUCK 同步整流电路中开关管与整流管的损耗模型，以两支管的损耗最小为目标，并以输入电压IN V =5V ，输出电压OUT V =1.8V ，开关频率s f =5MHZ为例，用MATLAB 工具对其进行优化计算，得出该条件下器件物理参数。
关键词 SR-Buck, MOSFET 损耗模型 , MATLAB 优化1．引言MOSFET 现已成为高频开关变换器、微处理器与半导体存储器等先进集成电路(IC)中最主要的器件单元，它尺寸小、功耗低、并与数字电路的主流工艺兼容。
近年来，使用MOSFET 的模拟IC 逐渐已成为主流，改变了以往主要使用双极型器件的局面。
GENFET MOSFET 器件就采用了Genera l Semiconductor 公司的0.35um 深槽工艺制造出了每平方英寸含200M 单元，集成度提高了4倍，更加适合了移动电话机，笔记本电脑，PDA 以及其它的无线电产品的应用。
因此在高功率密度集成Buck 同步整流电路中，确定MOSFET 的损耗模型，优化电路中主开关管与同步整流管的最小损耗模型显得十分重要。
2．寄生参数随着器件尺寸的不断减小，电路模拟程序中的器件模型也越来越复杂，以保证模拟结果的精确度；然而电路的模拟精确度不仅与器件模型有关，还与给定的器件模型参数有关。
功率MOSFET 的常用等效模型如图1，其中dson R 为导通电阻，Cgs 及Cds 和Cgd 为MOSFET 的寄生电容[1]，它们的值是非线性的与施加在MOSFET 上的栅极的电压有关。
为简化分析，在此的模型的优化过程中忽略了引线电感等，并使器件工作在线形放大区。
在图1中:Cgov W Cox L W Cgd Cgs ⋅+⋅⋅==2 (1)Cgs 、Cgd 分别是栅极与源极、栅极与漏极之间的电容，Cgov 是栅极与源极、漏极之间的重叠电容[2];图1 MOSFET 常用等效电路模型Cox =ox ox T /97.3ε 是每单位面积的氧化层的电容，其中o ε是真空介电 常数，ox T 为栅极氧化层的厚度，ox ε为栅极氧化层的介电常数。
最新-整流装置节能降耗措施 精品
整流装置节能降耗措施为了将交流电转换成直流电供电解装置使用，氯碱企业都设有一定数量的大功率整流装置。
整流设备的变流效率是衡量其本身设计和结构上先进合理性的重要指标，也是离子膜法烧碱整流装置运行中降低电耗的关键指标。
整流设备的效率定义为效率=输出功率输入功率×100。
由公式可知整流柜损耗、变压器的损耗、主电路连接导体的损耗、整流装置功率因数和整流设备运行温度等是影响整流效率的重要因素。
1影响整流装置效率的因素［1］1．1变压器的损耗。
变压器的空载损耗主要是铁芯损耗，包括涡流损耗、磁滞和漏流产生的损耗，它的大小与硅钢片的性能和铁芯的制造工艺有关，与负荷大小无关，是基本不变的部分。
变压器的有载损耗也叫铜损，是随着负载的变化而变化的。
降低变压器损耗的措施可以从如下几个方面考虑。
1改进变压器铁芯的结构。
铁耗是固定损耗，虽仅占变电损耗的20～30，但它在任何负载下都存在，对配变运行的经济性影响很大。
要降低铁耗，应采用良好的硅钢片，改进铁芯的结构和工艺。
2改进变压器的绝缘结构，降低负载损耗。
负载损耗占变电损耗的70～80，数值很大。
如果采用减小导线密度和减小绕组匝数的方法来降低负载损耗，则会使变压器质量增大，浪费材料。
最好的方法是改善变压器的绝缘结构，以减小绝缘体积来减小线圈尺寸，从而减小负载损耗。
另外，在制造过程中选用优质的无氧铜线，控制单位导电体的电阻在最小的范围内，也可降低负载损耗。
3在50～60的负载运行时，变压器的功率损失率最低，满载运行时则增加。
因此，选用变压器时，用户所带负荷应为变压器负荷的75左右，这样，既能经济、可靠运行，又有一定的发展余地。
1．2整流装置的损耗。
整流装置的损耗包括半导体阀器件、熔断器、分压电阻，以及换相过电压抑制电路和浪涌过电压抑制电路之类的元件所产生的损耗，以及各部分连接产生的损耗。
降低整流柜的损耗，提高输出效率应从以下几个方面进行①设计时减少整流元件的串联数，减少装置本身的压降损耗;②在保证足够的绝缘距离和绝缘强度的前提下，应使安装的两组逆并联母线尽量靠近，以减少漏磁通的损耗;③整流柜接线采用同相逆并联结构，可以降低输入、输出母线在机柜中引起的涡流损耗，提高装置的效率;④整流元件选型要适当，且正向压降要尽量小;⑤降低整流柜交流侧的交流谐波分量引起的损耗;⑥元件的阴、阳极和散热导体的贴合应紧密，且保持一定的压力，母线连接应牢靠，减少连接点的压降和损耗;⑦将纯水循环系统调整到最佳工作状态，控制整流柜在合适的温度运行。
整流二极管损耗计算
整流二极管损耗计算
在电子电路中，整流二极管是一种常见的电子元件，用于将交
流电信号转换为直流电信号。
然而，在整流过程中，二极管会产生
一定的损耗。
因此，了解和计算整流二极管的损耗对于电路设计和
性能优化至关重要。
整流二极管的损耗主要包括两部分，导通损耗和反向恢复损耗。
首先是导通损耗。
当二极管处于导通状态时，会有一个正向电
压降，导致二极管内部产生功率损耗。
这个损耗可以通过正向电压
降和电流大小来计算，通常使用下式进行计算：
正向导通损耗 = 正向电压降× 正向电流。
其次是反向恢复损耗。
在二极管从导通到截止的过渡过程中，
存在一个瞬间的反向电流。
这个瞬间反向电流会导致反向恢复损耗。
反向恢复损耗通常通过反向电压和反向电流来计算，使用下式进行
计算：
反向恢复损耗 = 反向电压× 反向电流。
综合考虑导通损耗和反向恢复损耗，可以得到整流二极管的总
损耗。
在电路设计中，需要合理选择二极管的额定电流和反向电压，以最小化损耗并确保电路的稳定性和可靠性。
在实际应用中，可以通过仿真软件或者实际测量来验证和优化
整流二极管的损耗。
通过合理的损耗计算和优化，可以提高电路的
效率和性能，从而更好地满足实际需求。
因此，对整流二极管的损耗进行准确的计算和分析，对于电子
电路设计和性能优化至关重要。
只有充分理解和控制二极管的损耗，才能设计出更加稳定、高效的电子电路。
pe值算法=公式
在照明配电箱中pe是怎么算出来的1、照明回路：民规规定，一个照明回路的灯具数量最多25个，现在国家倡导节能减排，白炽灯已经限用，在日常生活中应用最广泛的是荧光灯，常用荧光灯的单灯功率大了为37W。
那Pe=37x25=925W。
而Pe=ui=925=220i，那么电流i=4.2A，满足规要求。
显然，一个照明回路的负荷不到1KW。
在我们日常的设计中，在符合规的前提下，一个照明回路不论灯多少，按1KW计。
2、插座回路：民规规定，一个普通插座回路插座个数不得超过10个，一个普通插座的容量按大众家用电器来衡量为300W，那么一个普通插座回路的最大功率为3KW。
电气设计中，一个普通插座回路就是3KW。
3、专用插座：民规规定，住宅插座回路额定电流不超过25A，用P=UI=220x25=5.5KW。
但是肯定要留冗余，所以在电气设计中，专用插座（指空调插座、电磁炉插座、热水器插座、卫生间插座）是要各自接在单独回路上的。
每个回路电气数量少了，还是按一个回路3KW计算负荷，如果有具体电气功率，以实际功率为准。
4、总负荷：计算总负荷按需要系数法计算，照明回路数X1KW+插座回路数X3KW，就是总功率P，注意三相平衡。
照明配电箱需要系数取1，功率因数选0.9.用需要系数法计算出配电箱的计算负荷和计算电流，选取适合的断路器、开关和导线。
纯手工码字，望采纳！追问前辈您好,我问了别人,说配电箱的Pe根据户型和面积确定,是这样么,这样的话,那么断路器和导线是根据经验选取的么,还是另外计算回路上的负荷,我拿到的图纸如果按照每个插座回路3Kw照明1Kw计算会比图纸上配电箱标的大一些,备用回路需要计算么回答备用回路需要估算的，必免以后加接电气设备时换电气元件。
在电气设计中，如果只是针对住宅的话，目前都是按经验来的。
每户的户箱都是按6KW来计算负荷容量的。
如果按面积估算负荷容量的话，建议住宅的话按38VA/m2,商业的话按127VA/m2.这是最常用的，经过实践真理检验过的数据。
BUCK同步整流MOS损耗
基于Ｂｕｃｋ同步整流电路中功率ＭＯＳＦＥＴＳ管参数的优化 华晓辉1 林维明21 2)福州大学电气工程与自动化学院 福州 3500021)Email ：hxh_1889@ 2) Email ：weiming @摘 要 本文是分析BUCK 同步整流电路中开关管与整流管的损耗模型，以两支管的损耗最小为目标，并以输入电压IN V =5V ，输出电压OUT V =1.8V ，开关频率s f =5MHZ为例，用MATLAB 工具对其进行优化计算，得出该条件下器件物理参数。
关键词 SR-Buck, MOSFET 损耗模型 , MATLAB 优化1．引言MOSFET 现已成为高频开关变换器、微处理器与半导体存储器等先进集成电路(IC)中最主要的器件单元，它尺寸小、功耗低、并与数字电路的主流工艺兼容。
近年来，使用MOSFET 的模拟IC 逐渐已成为主流，改变了以往主要使用双极型器件的局面。
GENFET MOSFET 器件就采用了Genera l Semiconductor 公司的0.35um 深槽工艺制造出了每平方英寸含200M 单元，集成度提高了4倍，更加适合了移动电话机，笔记本电脑，PDA 以及其它的无线电产品的应用。
因此在高功率密度集成Buck 同步整流电路中，确定MOSFET 的损耗模型，优化电路中主开关管与同步整流管的最小损耗模型显得十分重要。
2．寄生参数随着器件尺寸的不断减小，电路模拟程序中的器件模型也越来越复杂，以保证模拟结果的精确度；然而电路的模拟精确度不仅与器件模型有关，还与给定的器件模型参数有关。
功率MOSFET 的常用等效模型如图1，其中dson R 为导通电阻，Cgs 及Cds 和Cgd 为MOSFET 的寄生电容[1]，它们的值是非线性的与施加在MOSFET 上的栅极的电压有关。
为简化分析，在此的模型的优化过程中忽略了引线电感等，并使器件工作在线形放大区。
在图1中:Cgov W Cox L W Cgd Cgs ⋅+⋅⋅==2 (1)Cgs 、Cgd 分别是栅极与源极、栅极与漏极之间的电容，Cgov 是栅极与源极、漏极之间的重叠电容[2];图1 MOSFET 常用等效电路模型Cox =ox ox T /97.3ε 是每单位面积的氧化层的电容，其中o ε是真空介电 常数，ox T 为栅极氧化层的厚度，ox ε为栅极氧化层的介电常数。
开关电源损耗计算方法
开关电源损耗计算方法开关电源是现代电子设备中常见的一种电源转换装置，其工作原理主要是通过控制开关的通断来调节输出电压。
然而，在开关电源的工作过程中，不可避免地会产生一定的损耗，这些损耗会影响电源的效率和稳定性。
因此，如何计算和降低开关电源的损耗，成为电源设计中的重要问题。
本文将详细探讨开关电源损耗的计算方法。
一、开关电源的基本结构与工作原理开关电源主要包括输入整流滤波电路、功率开关管、变压器、输出整流滤波电路等部分。
工作时，通过控制功率开关管的通断，使得变压器初级线圈上的电流发生变化，进而改变次级线圈上的感应电动势，从而实现电压的变换。
在这个过程中，功率开关管、变压器以及其他元器件都会产生损耗。
二、开关电源的主要损耗类型1. 开关损耗：这是由于功率开关管在导通和截止过程中产生的损耗，主要包括开通损耗和关断损耗。
2. 导通损耗：当功率开关管处于导通状态时，其内部电阻会消耗一部分能量，形成导通损耗。
3. 变压器损耗：包括磁滞损耗、涡流损耗和铜损。
磁滞损耗是由磁性材料的磁滞特性引起的；涡流损耗是由于交变磁场在导体中产生的涡流所消耗的能量；铜损是由于电流通过变压器绕组产生的热量。
4. 整流损耗：这是由整流二极管在反向恢复期间产生的损耗。
5. 其他损耗：如驱动电路的损耗、电容的ESR损耗等。
三、开关电源损耗的计算方法1. 开关损耗的计算：开关损耗主要取决于开关频率、开关速度和电压、电流的变化率。
通常采用SPICE仿真软件进行计算。
2. 导通损耗的计算：导通损耗等于导通电流与导通电阻的乘积。
3. 变压器损耗的计算：磁滞损耗和涡流损耗可以使用B-H曲线和E-J曲线进行计算，铜损则等于电流的平方与电阻的乘积。
4. 整流损耗的计算：整流损耗等于二极管的正向压降与电流的乘积。
5. 其他损耗的计算：需要根据具体的电路参数进行计算。
四、降低开关电源损耗的方法1. 选择低导通电阻的开关管，以降低导通损耗。
2. 提高开关频率，减小变压器的体积和重量，但可能会增加开关损耗。
损耗计算
单元损耗计算单元内部损耗主要由单元内部的IGBT 、整流桥、均压电阻、电解电容等产生，算出这些器件的损耗值便能算出单元的效率。
一、IGBT 损耗计算IGBT 的损耗主要分为IGBT 的通态损耗和开关损耗以及IGBT 中续流二极管的通态损耗和开关损耗，（1）IGBT 的通态损耗估算IGBT 的通态损耗主要由IGBT 在导通时的饱和电压Vce 和IGBT 的结热阻产生， IGBT 通态损耗的计算公式为：)38(cos )4(21_22ππIp Rthjc Ip Vce m Ip Rthjc Ip Vce igbt Pt +*++=φ式中：Pt-igbt----IGBT 的通态损耗功率（W ）Vce----IGBT 通态正向管压降（V ）Rthjc----IGBT 结热阻（K/W ）Ip----IGBT 通态时的电流（A ）m----正弦调制PWM 输出占空比cos φ----PWM 输出功率因数（2）IGBT 开关损耗计算IGBT 的开关损耗主要是由于IGBT 开通和关断过程中电流Ic 与电压Vce 有重叠，进而产生开通能耗Eon 和关断能耗Eoff ，IGBT 的开关能耗大小与IGBT 开通和关断时的电流Ic 、电压Vce 和芯片的结温有关， IGBT 开关能好的计算公式为：)(**1E o f f E o n f i g b t Pk +=-π式中：Pk-igbt----IGBT 开关热损耗值（W ）f----IGBT 开关频率（Hz ）Eon----IGBT 单次接通脉冲的能量损耗（W ）Eoff----IGBT 单次关断脉冲的能量损耗（W ）（3）续流二极管通态损耗计算续流二极管在导通状态下存在正向导通压降Vf ，其大小由通过的电流和芯片的结温有关。
由于Vf 和结热阻的存在，当有电流通过时会生成二极管在通态状态下的损耗。
二极管在通态时的损耗计算公式为：)38(c o s )4(21_22ππIp Rthjk Ip Vf m Ip Rthjk Ip Vf diode Pt +*-+=φ 式中：Pt-diode----续流二极管开关热损耗（W ）Vf----续流二极管通态正向管压降（V ）Ip----IGBT 通过续流二极管的运行电流（A ）m----正弦调制PWM 输出占空比cos φ----PWM 输出功率因数Rthjk----二极管结热阻（K/W ）（4）续流二极管开关损耗计算续流二极管的开关损耗主要由续流二极管恢复关断状态产生，其大小与正向导通时的电流、电流的变化率di/dt 、反向电压和芯片的结温有关。
整流二极管的损耗计算
整流二极管的损耗计算
首先我们来讨论二极管的RC sunbber的计算设计。
RC吸收的本质是转移损耗，由于电容两端的电压不能突变，故可以抑制电压尖峰，而电阻纯粹是一个阻尼振荡的作用，业界一直不推荐，大都是采用测试法，因为计算出来的跟实际的还是有差异的。
调试方法如下，先测量振荡波形，读出振荡频率，然后加C，使振荡频率减半，再计算电路的寄生电容、电感，最后根据振荡电路的特征参数来确定串联电阻的大小，或直接接电阻试验，直到振荡基本消失为准。
对于RC是否是纯粹的转移效率，已经经过实验证明，RC 参数不合理能降低效率，而合理的RC反而能提升效率。
当RC 不合理时，很大几率是C或者R的选取出现了问题。
C越大，会带来越大的损耗，而且当R阻尼不够时，反而会引起严重震荡。
但是C太小，吸收尖峰的能力却不够。
所以我们只能采用测量加计算，再调试的办法。
是个折中的选择。
比较通用简单的设计办法是：在没有加吸收之前，测试震荡频率，假如频率是f，那么开始并电容，并了电容震荡频率自然下降，那么并多少电容呢?并了电容C之后让震荡频率变为原来的一半，就是0.5f。
这样就可以根据以上参数算出引起震荡的另外一个参数，电
感L。
最后取R=(L/C)开根号。
整流二极管的在使用中的损耗是无法避免的，专业的使用才能提高电路的应用效率。
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请教各位高手，现在做一款开关电源，由于体积要求小，所以要考虑各发热器件的发热量，但是在计算输出整流桥的损耗时，居然算出了有八十多瓦，主管说我算的不对，不应该有那么高。
开关频率50KHz,输出电压42V,输出功率2500W，整流桥通态压降1.4V。
我是用输出功率除以输出电压，再承上通态压降的，不知这样计算对不对?请各位大虾指教。
答1:
晕，怎么还没人回
答2:
开关电源输出整流桥损耗是很大的2500W输出，损耗几十W正常。
你的头头根据什么说你算得不对？
答3:
应该还不止80几W，因为你的二极管是工作在开关状态的，在开关转换时，消耗的功率比较大。
频率是50KHz，算比较高了，所以要考虑这部分功率。
具体是多少，要看二极管的转换速度，然后积分计算出转换一次的功率，再乘上50000，就是转换时消耗的功率了。
答4:
谢谢两位。
按主管算法只有54W。
狂晕.......由于这款电源要求效率有90％，所以现在做方案评审，他不给我把损耗算太大。
但是也不给我说明我的算法错在哪！！他自己怎么折腾出来的54W我也不知道。
唉..............
答5:
不知道用同步整流会不会好一些，不过你这个这么大电流，很是麻烦或许可以考虑一下多个电源的方式，不过这样搞下来，不光是复杂了好多，成本也上去了~~~~~~~~
二极管的压降太大了，用多个MOS做同步整流不知道好不好呢，
答6:
其实这个电源很难做，还要求自冷状态下工作一小时不好意思，同步整流不但我没做过，好像我们这里也没有人做过。
不知楼上大虾能否指点一二
答7:
开关电源整流开关电源整流二极管的电流除了正向电流，还有很尖、很窄的反相电流。
整流二极管的功耗与它的性能有非常大的关系。
答8:
同步整流肯定可以提高效率但低电压输出情况下效率的提高比较显著，现在楼主要做的电源输出为42V，应该算是比较高的，用同步整流效率提高并不显著，成本增加可能比较多，应该谨慎权衡。
答9:
楼主这里主要是觉得发热太大了吧，所以如果能够将发热量减半，这也是一个不小的数字啊！虽然效率看起来是没提高多少。
不过同步整流的成本跟复杂性都要大好多。
楼主可以去找几本专门讲开关电源设计的书来看看吧，或许会有所启发。
答10:
按照42V2500W来看输出电流应该有50多安培了。
这种电流级别，恐怕不适合用桥去做整流。
多是用全波或者倍流。
如果用全波，你可以考虑用肖特基二极管，通态压降0.5V-1V。
或者用倍流电路，流过二极管的电流只有输出一半拉，就是反压会提高一倍。
所以就不能用肖特基了。