. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Power tipy XI - Řešení ztrát v obvodu napájení
23. září 2010 - 11:09 | Robert Kollman | Power tipy XI - Řešení ztrát v obvodu napájení | Komentářů: 0  

Power tipy XI - Řešení ztrát v obvodu napájení

Řešení ztrát v napájecím obvodu je tématem dalšího pokračování seriálu Power Tip, zaměřeného na tipy a návody pro konstrukce napájecích zdrojů.

Také jste již řešili složité výpočty předpokládaných výkonových ztrát v zařízení jen proto, aby se následně laboratorním měřením odhalila značná odchylka mezi skutečností? Následující díl seriálu Power Tip představuje jednoduchou metodu pro vyřešení rozdílů mezi výpočty a vlastním měřením. Je založena na Taylorově expanzní řadě, která říká (zjednodušeně řečeno), že každá funkce může být vyřešena jako polynom:

Pokud si uvědomíme, že ztráty v napájecím zdroji jsou vždy spojeny s výstupním proudem, je možné konstantu X zaměnit za výstupní proud. Jde tak o prvky, velmi dobře korelují s různými zdroji energetických ztrát. Kupříkladu, ao představuje pevné režijní ztráty, jako je řízení výkonových spínačů, vlastní proud regulátoru, ztráty v jádře indukčnosti i ztráty ve výkonových tranzistorech, vznikajících při nabíjení a vybíjení. Tyto ztráty jsou přitom zcela nezávislé na výstupním proudu. Ztráty spojené s vlastní funkcí zdroje, označované jako a1, přímo souvisí s výstupním proudem a mohou být definovány jako výkonové ztráty výstupních diod a spínací ztráty. Většina těchto ztrát na výstupní diodě je způsobena střídáním napětí, takže se tyto úměrně zvyšují s výstupním proudem.

Podobně jsou tyto spínací ztráty aproximovány součinem výstupního proudu a pevným výstupním napětím. Třetí typ ztrát je snadno vztažný k nedokonalostem ve vedení. Tím jsou zahrnuty ztráty v saturačním odporu tranzistorů FET, ztráty z magnetického vyzařování na vedení a samozřejmě i ztráty vznikající v kontakty a jejich přechodových odporech. Hodnoty vyššího řádu mohou být užitečné například při hodnocení nelineárních ztrát, jako je např. ztráta v jádře magnetického obvodu. Pro získání dostatečně přesných výsledků však postačí, budou-li v úvahu brány pouze prvních tři hodnoty.


Obr. 1: Energetické ztráty odpovídají kvadratickým koeficientům

Jedním ze způsobů, jakým lze získat hodnoty uvedených tří koeficientů, je změřit ztráty ve třech provozních bodech a tyto hodnoty využít k řešení výsledné matice. Takové řešení je samozřejmě značně zjednodušené a nedomýšlí situaci, kdy je jedna ze ztrát měřena v nezatíženém stavu a všechny ztráty v sobě obsahují první koeficient - a0. Problém se však redukuje na dvě rovnice o dvou neznámých, které lze snadno vyřešit. Jakmile jsou všechny koeficienty známy, je možné snadno získat průběh celkové ztráty v napájecím zdroji, podobně jako na obrázku 1. Tato hodnota je dále velmi užitečná při řešení rozporů mezi změřenými a vypočtenými hodnotami, nebo může pomoci v identifikaci místa možného zvýšení efektivity energetického převodu. Například při plném zatížení, jsou ztráty na obr. 1 zvyšovány především ztrátou ve vedení. Při snaze zlepšení účinnosti je tak možné použití spínačů s nižším vnitřním odporem, lepší indukčnosti či sériový proudový bočník.

Korelace mezi vypočtenými a skutečnými ztrátami je opravdu velice dobrá. Obrázek 2 srovnává průběh naměřených a vypočtených dat, platných pro snižující synchronní regulátory. Je jasné, že na těchto křivkách budou především tři shodné body, vyplývající z řešení třech rovnic. I pro zbývající části křivky je však odchylka od skutečnosti menší než dvě procenta rozdílu mezi vypočtenou a změřenou hodnotou. Jiné typy napájecích zdrojů mohou mít samozřejmě větší odchylku, především z důvodu odlišných provozních režimů (např. kontinuální nebo diskontinuální), skokovým změnám nebo rozdílné frekvenci. Tato metoda samozřejmě není neomylná a není 100%. I tak je však schopna zajistit dostatečný přehled o situaci a poskytnou užitečný pohled na pochopení skutečných ztrát v obvodu.


Obr. 2: První tři hodnoty velice dobře odpovídají naměřeným hodnotám

Nezapomeňte příští týden na Power Tip díl dvanáctý, kde budeme diskutovat o tom, jak lze tuto metodu použít pro optimalizaci účinnosti na konkrétní pracovní bod.

O autorovi:
Robert Kollman je Senior Applications Manager a Distinguished Member of the Technical Staff v Texas Instruments. Má více než 30 let praxe v oboru výkonové elektroniky a návrhu magnetických obvodů pro napájecí zdroje výkonů od jednotek wattů do MW s provozní frekvencí v rozsahu MHz. Je držitelem ocenění BSEE z Texas A&M University a MSEE z Southern Methodist University.
V případě dotazů je možný kontakt prostřednictvím mailové adresy powertips@list.ti.com.

Reference:
1)“Easy Calculation Yields Load Transient Response,” J. Betten and R. Kollman, Power Electronics Technology Magazine, Feb. 2005: http://powerelectronics.com/mag/power_easy_calculation_yields
2)“Modern Electronic Circuit Design,” Comer, David J., Reading, Mass: Addison-Wesley Pub. Co., c1976, Chap. 6.

Autor: Robert Kollman, Texas Instruments







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk
Příbuzné články:
Power tipy I - Výběr správné pracovní frekvence spínaného zdroje
Power tipy II - Jak omezit vliv rušení zdroje
Power tipy III - Tlumení vstupního filtru - Díl 1 z 2
Power tipy IV - Tlumení vstupního filtru - Díl 2 z 2
Power tipy V - Záporné napětí ze snižujícího regulátoru
Power tipy VI - Správné měření napájecího zdroje
Power tipy VII - Efektivní napájení výkonových LED
Power tipy VIII - Omezení EMI technikou rozprostřeného spektra
Power tipy IX - Odhad nárůstu teploty výkonových součástek
Power tipy X - Přechodová odezva napájecího zdroje
Power tipy XI - Řešení ztrát v obvodu napájení
Power tipy XII - Maximalizování účinnosti napájecího zdroje
Power tipy XIII - Omezte ztráty v jádře indukčnosti
Power tipy XIV - Zdroj topologie SEPIC zajišťuje vyšší účinnost
Power tipy XV - Levný a výkonný budič LED
Power tipy XVI - Tlumení propustného měniče
Power tipy XVII - Komutační obvod u Flyback regulátoru
Power tipy XVIII - Jednoduché zlepšení stability regulátoru
Power tipy XIX - Snadné získání více záporných napětí
Power tipy XX - Parazitní rezonance v napájecím zdroji
Power tipy XXI - Hlídejte RMS proud kondenzátorů
Power tipy XXII - Vyhněte se častým problémům s chybovým zesilovačem
Power tipy XXIII - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 1
Power tipy XXIV - Převod paralelní impedance na sériovou
Power tipy XXV - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 2
Power tipy XXVI - Přenos vysokofrekvenční energie vodičem
Power tipy XXVII - Paralelní řazení napájecích zdrojů
Power tipy XXIIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 1
Power tipy XXIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 2
Power tipy XXX - Síťový zdroj s obyčejným obvodem
Power tipy XXXI - Poměr vnitřních odporů v synchronním regulátoru
Power tipy XXXII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 1
Power tipy XXXIII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 2
Power tipy XXXIV - Jednoduchý izolovaný napájecí zdroj
Power tipy XXXV - Omezení parazitní kapacity v transformátorech

Komentáře:
Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
USB teploměr a vlhkoměr
Digitální USB teploměr a vlhkoměr s možností připojení externího čidla, funkcí termostatu se zasíláním e-mailu i přenosem dat na webový server.
Skladem od 600 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007