Как оценить динамические потери ключа в обычном step-down конверторе? Опции

[Atridies]

Встала задача - сделать step-down-конвертер на 15Вт. По первым прикидкам все вроде получается. Хочу попробовать сделать его минимальных размеров, цены и макс. КПД ( ). Возник вопрос: как посчитать динамические потери?

а) Из чего будут складываться динамические потери транзистора?
1. Из энергии, уходящей на зарядку/разрядку входной емкости (то бишь емкости между затвором и подложкой).
2. Из энергии рассасывания зарядов в канале.
Правильно? Не забыл чего?

б) Как считать потери?
1. Принять зарядный ток и емкость затвора постоянными, посчитать время заряда и привести это время к полупериоду.
2. Даже нет идей как считать.

Заранее спасибо.

P.S. Выходное напряжение 2.5В, ток - до 6А. Частота преобразования около 500 КГц.

[Rst7]

По пункту 1 - там еще эффект Миллера. И практически он определяет скорость переключения (т.е. выходное сопротивление драйвера как источника сигнала и емкость затвор-сток, умноженная на коэффициент усиления транзистора, когда он в процессе переключения проходит через область активного режима, суть цепь, которая определяет время включения/выключения транзистора). А половина энергии в коммутируемой цепи за это время, считайте, уходит в тепло (очень грубо, если процесс считать линейным, то более точно - половина от тока в цепи перед началом закрывания ключа, умноженная на напряжение на ключе в конце запирания). Кстати, для полевиков покурите насчет заряда переключения.

По второму пункту - если это полевик, то в первом приближении эффекты, связанные с конечной скоростью носителей в канале пренебрежимо малы.

Опять же, перезаряд выходной емкости транзистора забыт.

Ну а если ключ - биполярник, то тогда еще рассасывание зарядов. Выход из насыщения - вообще мрачное место. Посему, в основном, полевики и пользуют.

Вообщем, в двух словах - как то так. Вам для разработки или для диплома/курсача? Если первое - найдите хорошую модель выбранного ключа и в любой программе аля-Spice смоделируйте. Если второе - нефиг было лекции сачковать

[Microwatt]

Оценочный расчет - 1/6 U*I*t*f, где
U- напряжение коммутации,
I-ток коммутации
t- длительность фронта (реально в районе 60-120нс, если не применять форсирующих цепей.)
f- частота фронта.
Потери в затворе - пренебречь, списать на схему управления.
При частотах 50-100кГц динамические потери еще не преобладают. Часто это 15-25% от статических, потому, я в практике их раньше считал, а потом перестал. Потери другие - в меди, в выпрямительных диодах- таковы, что динамикой ключа в оценке КПД можно пренебречь.

[Methane]

P.S. Выходное напряжение 2.5В, ток - до 6А. Частота преобразования около 500 КГц.

К сказанному еще можно добавить что эффект Миллера больше проявляется при больших напряжениях. А при низких напряжениях весь КПД может затвор съесть. Какое у вас входное? Я думаю что вариантов у вас не много - пытаться моделировать, или сразу делать.

PS; надесь делаете с синхронным выпрямителем? Иначе про КПД можно забыть.

[__Sergey_]

Оценочный расчет - 1/6 U*I*t*f, где
U- напряжение коммутации,
I-ток коммутации
t- длительность фронта (реально в районе 60-120нс, если не применять форсирующих цепей.)
f- частота фронта.

Почему 1/6?
1/2 должна быть за полупериод, если аппроксимировать линейным фронтом - ток ведь постоянный через ключ во время переключения вплоть до конца фронта и отпирания нижненго диода.

>б) Как считать потери?
>1. Принять зарядный ток и емкость затвора постоянными, посчитать время заряда и привести это время к полупериоду.
Не совсем так.
Принять емкость затвор-сток (миллера) постоянной, а по затвор-исток принять постоянным заряд.
То есть полный заряд затвора:
Q= Qgs + Cgd*(Ud+Uin)
Qgs - заряд исток-затвор из даташита полевика.
Сgd - емкость затвор-сток (миллера)
Ud - напряжение драйвера.
Uin - входное напряжение степДауна.

Длительность фронта:
t = t0 + Q/Id
Id - ток драйвера из даташита (иногда он не приводится и его нужно вычислить из длительности фронта драйвера и нагрузочной емкости из даташита)
t0 - время рассасывания заряда в полевике обычно 10-20 ns.

Потери за одно переключение (полупериод):
1/2Uin*I*t
I-ток дросселя.

Сюда надо еще добавить потери в драйвере.
Потерь переключения в нижнем полевике степДауна нет практически.
На частотах 500 кГц потери на переключения уже существенны, и посему не стоит гоняться за полевиками с очень низким сопротивлением - ведь у них велика емкость.
Короче, нужно искать оптимал.

[Dmitron]

Собираете схему.....и по теплу считаете потери на компонентах....
на 15 Вт это ещё работает....