电源设计 - 功率损耗计算

           
输入数据 Vinn= 230.0 Vrms 额定交流输入电压    
  Iinn= 12.24 Arms 额定rms输入电流    
  Irpkn= 17.32 Apk 额定峰值整流电流    
  Iravgn= 11.02 Aavg 额定平均整流电流    
  Ibpkn= 20.13 Apk 升压电感、开关和二极管的额定平均峰值电流    
  Ibacn= 2.00 Arms 升压电感额定纹波rms电流    
  PF= 0.9993   估计输入满负载功率因数    
  Voutn= 27.22 Vdc 额定直流输出电压    
  Ioutn= 90.00 Adc 额定输出电流    
  Pomax= 2,450 W 直流/直流阶的最大输出功率    
  Iaux= 56 mA 辅助电源电流    
  Tamb= 50.0 最大环境温度    
             
输出数据 Pin= 2,814 W 输入有功功率    
  Ppfc= 2,689 W PFC阶的最大输出功率    
  Pinl= 35.5 W 输入阶总功率损耗    
  Ppfcl= 89.5 W PFC阶总损耗    
  Pdcl= 60.7 W 直流/直流阶总损耗    
  Poutl= 156.1 W 输出阶总损耗    
  Paul= 22.8 W 辅助电路损耗    
  Pm= 39.9 W 磁性器件总损耗    
  Ps= 243.6 W 半导体器件总损耗    
  Ptl= 364.6 W 总功率损耗    
  Effpfc= 95.56 % PFC (+ 输入阶, + 辅助电路)效率 测量: XX.X %  
  Effdc= 91.87 % 直流/直流 (+ 输出阶)效率 测量: YY.Y %  
  Eff= 87.04 % 总效率 测量: ZZ.Z %  
             
             
  输入阶损耗估算    
             
输入数据 Rif= 2.00 mOhm 输入保险的直流电阻 20A/250V/S/HC(*2)  
  Ricm1= 7.57 mOhm 输入CM电感器1的直流电阻 1mH (*2)  
  Ricm2= 7.57 mOhm 输入CM电感器2的直流电阻DC 1mH (*2)  
  Ridm= 17.17 mOhm 输入DM电感器的直流电阻DC 30uH (*2)  
  Rbinlf= 19.10 mOhm 低频PCB交流输入路径    
  Vidb= 0.89 V Iinnpk时单管输入桥的电压降 1/4*D25XB60, 典型值  
  Visb= 0.89 V Iinnpk时SCR输入桥的电压降 1/4*D25XB60, 典型值  
  Rdthjc= 2.00 ℃/W 输入二极管结到外壳的热阻 1/2*D25XB60  
  Rdthcs= 0.22 ℃/W 二极管散热器的热阻 1/2*D25XB60  
  Rsthjc= 2.00 ℃/W 输入SCR结到外壳的热阻 1/2*D25XB60  
  Rsthcs= 0.22 ℃/W SCR散热器的热阻 1/2*D25XB60  
  Tidjx= 125 输入二极管的最大结温 D25XB60  
  Tidj= 125 输入二极管的实际结温 估计  
  Tisjx= 125 输入SCR的最大结温 D25XB60  
  Tisj= 125 输入SCR的实际结温 估计  
             
输出数据 Pif= 0.6 W 输入保险的功率损耗 2*MDA-V-20  
  Picm1= 2.3 W 输入CM电感1的功率损耗    
  Picm2= 2.3 W 输入CM电感2的功率损耗    
  Pidm= 5.1 W 输入DM电感的功率损耗    
  Pbinlf= 5.7 W 输入阶PCB的功率损耗 2 x 1/2  
  Pidb= 9.8 W 输入二极管桥的功率损耗 1/2*D25XB60  
  Pisb= 9.8 W 输入SCR桥的功率损耗 1/2*D25XB60  
  Pinu= 35.5 W 输入阶总损耗    
  Tdc= 105 二极管外壳温度    
  Tsc= 105 SCR外壳温度    
  Tdh= 103 二极管散热器温度    
  Tsh= 103 SCR散热器温度    
  Ridthsx= 5.46 ℃/W 最大二极管散热器热阻    
  Ridths= 2.25 ℃/W 选定二极管散热器热阻    
  Risthsx= 5.46 ℃/W 最大的SCR散热器热阻    
  Risths= 2.25 ℃/W 选定的SCR散热器热阻    
             
             
  PFC阶损耗估算      
             
输入数据 Vba= 407.0 Vdc 平均升高电压    
  fpfc= 140 kHz PFC开关频率    
  Iba= 6.61 A 平均PFC输入电流    
  Iba= 6.81 A 平均PFC输出电流 从上面的格中复制  
  Ibswn= 6.9 Arms 在额定线上的开关rms电流    
  Ibpkon= 7.9 Apk 开关闭合、二极管关断时峰值电流,最大平均值    
  Ibpkoff= 16.5 Apk 开关断开、二极管导通时峰值电流,最大平均值    
  kf= 1   硬开关为1, 软开关为2 硬开关  
  dIf/dt= 1,042 A/us 闭合电流斜率,最大值,选择的应小于此值 1259  
  Lsnb= 0.00 uH 升压缓冲电感 不需要  
  dVd/dton= -23.0 kV/us MOSFET开关闭合时的电压的最大极限dV/dt 不需要  
  nd= 1   升压二极管的数量 APT30DS60B  
  Vbd= 2.83 V 峰值电流时的二极管正向压降 APT30DS60B  
  Vbdfr= 21.00 V 二极管正向恢复电压 APT30DS60B  
  tfrx= 50.0 ns 二极管正向恢复时间 APT30DS60B  
  Irrpk= 21.8 A 升压二极管反向恢复电流峰值 APT30DS60B  
  trrx= 30.0 ns 升压二极管反向恢复时间 APT30DS60B  
  ta= 20.9 ns   APT30DS60B  
  tb= 9.1 ns   APT30DS60B  
  Rthjc= 0.66 ℃/W 升压二极管结到外壳的热阻 APT30DS60B  
  Rthcs= 0.71 ℃/W 升压二极管外壳到散热器的热阻 APT30DS60B  
  Tjbdx= 130 升压二极管最高结温    
  Tjbd= 135 升压二极管结温 与BT同样的htsk  
  Tjbd= 135 升压二极管结温 复制自上面的格  
  nt= 2   晶体管数量    
  Rdso= 0.070 Ohm MOSFET Rdson, max @25℃ SPW47N60S5  
  Rds= 0.072 Ohm 实际的MOSFET(s) Rds ON SPW47N60S5  
  Vgsth= 6.50 V 栅极阈值电压 SPW47N60S5  
  Vx= 25.0 V Vds 电压 @ t3 SPW47N60S5  
  gfs= 30.0 S 正向跨导 SPW47N60S5  
  Q3= 6.4 nC 门电压t2 -> t3 SPW47N60S5  
  Cisu= 8,360 pF Ciss @ Vds=Vba & Vgsth<Vgs<Vgsp SPW47N60S5  
  Coer= 233 pF MOSFET 输出电容 @ Vba SPW47N60S5  
  rg= 8.70 Ohm 晶体管寄生门阻抗 SPW47N60S5  
  Ls= 9.0 nH 源极阻抗 SPW47N60S5  
  Vgson= 14.0 V 门开启有效电压    
  Vgsoff= -5.0 V 门关断有效电压    
  Vgst2->3= 6.81 V Vgs t2b t3    
  Vgst2->3= 6.81 V Vgs t2b t3 复制于上面的格  
  Vgst2a= 6.63 V Vgs Id=Idiode    
  Vlsta= 4.69 V 导通时Ls上的电压, t1->t2    
  t:1->2a= 7.6 ns Id从上升到Idiode需要的时间    
  t:2->3= 16.6 ns Vds降低到Vds=Vx的时间 硬开关  
  dVd/dton= -23.0 kV/us MOSFET漏极电压开启时的dV/dt    
  Vsaton= 0.6 V 导通后的Vdrain    
  Icossf= -5.3 A 电压下降时的Coss电流 SPW47N60S5  
  Rswonc= 10.2 Ohm 门开启电阻 取决于 dI/dt  
  Rswon= 10.0 Ohm 选择的门开启电阻 =Rswonc  
  Rswoff= 0.5 Ohm 选择的门关断电阻    
  Csf= 0 pF 最优升压缓冲电容 不需要  
  Csf= 0 pF 升压缓冲电容 不需要  
  Vsatoff= 1.2 V 关断前的Vdrain    
  Vgst3r= 6.78 V Vds开始上升之前的Vgs @ t3r 硬开关  
  t:3r->2r= 10.8 ns Vds=Vx Vds=Vb的时间 硬开关  
  dVd/dtoff= 35.5 kV/us MOSFET漏极电压关断dV/dt    
  Icossr= 8.27 A 电压上升时的Coss电流    
  Icsf= 0.00 A 电压上升期间的Csf电流 不提供  
  Icht3r->2r= 0.00 A 内沟道电流    
  Vgst2r= 6.50 V Vgs @ t2r, Vds达到Vb 硬开关  
  dId/dt= -2,013 A/us 关断电流斜率 (内沟道!)    
  t:2r->1r= 8.2 ns IchannelId到零的时间    
  Vlsoff= -9.06 V 关断时Ls的电压    
  Rthjc= 0.30 ℃/W MOSFET结到外壳的热阻 SPW47N60S5  
  Rthcs= 0.71 ℃/W MOSFET外壳到散热器的热阻 SPW47N60S5  
  Tjbtx= 125 MOSFET最大结温    
  Tjbt= 110 MOSFET实际结温    
  Resrlf= 63 mOhm ESR@100Hz, 升压电容 3*470uF  
  Resrhf= 36 mOhm ESR@100kHz,升压电容 3*470uF  
  Rspfc= 15.0 mOhm PFC 分流电阻    
  Rbpfchf= 6.4 mOhm PFC高频是PCB的PCF路径    
  Pbitl= 12.4 W 升压电感总损耗    
             
输出数据 Pt5= 3.5 W MOSFET传导损耗    
  Pt1->2= 5.5 W MOSFET开启损耗 硬开关  
  Pt2a->2b= 22.4 W 二极管引起的MOSFET开启开关损耗    
  Pt2->2b= 5.7 W 二极管引起的MOSFET开启开关损耗 MOSFET(s) + Diode(s)  
  Pt4= 3.9 W 二极管引起的MOSFET开启关断损耗    
  Pt5= 5.4 W 晶体管电容放电损耗    
  Ptr= 43.5 W 主开关总损耗    
  Pdc= 19.3 W 升压二极管传导损耗    
  Pdoff= 1.2   升压二极管开关关断损耗 正向恢复  
  Pd= 23.3 W 主二极管总损耗    
  Pdsn= 2.3 W 缓冲二极管损耗    
  Pbs= 69.1 W PFC阶半导体器件总损耗    
  Tcbtx= 118 MOSFET允许的最大温度    
  Thpfcx= 103 MOSFET允许的散热器最大温度    
  Tcbd= 120 升压二极管温度 与BT一样htsk  
  Rths 0.77 ℃/W PFC散热器的热阻    
  Pish= 1.9 W PFC分流的功率损耗    
  Pbpfclf= 0.8 W PCB PFC高频通路的功率损耗    
  Pbo= 2.0 W PFC阶其它的总损耗    
  Pesrlf= 1.4 W 升压电容器低频损耗    
  Pesrhf= 2.0 W 升压电容器高频损耗    
  Pbt= 89.5 W PFC阶总损耗    
             
             
  直流/直流阶损耗计算    
             
输入数据 Rdso= 0.200 Ohm MOSFET Rds 最大 @25℃ APT5020BVFR  
  Rdsd= 0.379 Ohm MOSFET Rds 导通电阻 @125℃ APT5020BVFR  
  Rthjc= 0.11 ℃/W MOSFET 结到外壳热阻 4*APT5020BVFR  
  Rthcs= 0.18 ℃/W MOSFET 外壳到散热器热阻 4*APT5020BVFR  
  Tj= 125 MOSFET 最高结温 APT5020BVFR  
  Tja= 110 MOSFET 实际的结温 APT5020BVFR  
  Coer= 253 pF MOSFET 输出电容 @ Vba 2*APT5020BVFR  
  Ibchfx= 2.69 Arms 直流输入电容,最高HF纹波电流    
  Ibchfx= 2.69 Arms 直流输入电容,最高HF纹波电流 复制于上面的格  
  Resrin= 36 mOhm ESR@100kHz, 升压电容器 3*470uF  
  Rdcm= 10.00 mOhm 直流阻抗, 直流/直流 CM 电感器    
  Rbdcp= 38.19 mOhm PCB 直流/直流主极    
  Pttl= 14.9 W 功率变压器总损耗    
             
输出数据 Pdc= 43.4 W 相移桥晶体管的传导损耗    
  Psw= 2.2 W 相移桥晶体管的开关损耗    
  Ptr= 45.5 W 桥开关的总损耗    
  Tc= 120 外壳温度    
  Th= 112 散热器温度    
  Rths 1.37 ℃/W PS桥散热器热阻    
  Pcin= 0.3 W 输入电容的功率损耗    
  Pcin= 0.0 W 直流/直流CM电感    
  Pbdcp= 2.2 W PCB直流/直流主级的功率损耗    
  Pdctot= 60.7 W 直流/直流阶总功率损耗    
             
             
  输出阶损耗计算    
             
输入数据 Rbdcslf= 0.4 mOhm PCB直流/直流次级通路,低频    
  Rbdcshf= 2.5 mOhm PCB直流/直流次级通路,高频    
  Rocm= 0.20 mOhm 直流阻抗,输出CM电感器    
  Rodm= 0.10 mOhm 直流阻抗,输出DM电感器    
  Rosh= 0.49 mOhm 直流阻抗,输出分流    
  Rbdco= 0.57 mOhm PCB直流/直流输出通路    
  Roc= 1.00 mOhm 直流阻抗,输出联结器    
  Poitl 3.0 W 输出电感器的总损耗    
  nrd= 2   整流二极管的数量 1/2*63CPQ100  
  Ddcn= 86.84 % 额定直流/直流阶 占空比    
  Ddcn= 86.84 % 额定直流阶占空比 复制于上格  
  Vfr= 0.70 V 二极管正向电压 @ Tja 1/2*63CPQ100  
  Rthjc= 0.20 ℃/W 输出二极管结到外壳的热阻 nrd*63CPQ100  
  Rthcs= 0.12 ℃/W 输出二极管外壳到散热器的热阻 nrd*63CPQ100  
  Tj= 145 输出二极管最高结温 63CPQ100  
  Tja= 135 输出二极管实际结温 63CPQ100  
  Tc= 81 输出二极管外壳温度    
  nod= 4   OR-ing二极管的数量 1/2*STPS6045CW  
  Vfo= 0.59 V OR-ing二极管的正向电压 @ Tja 1/2*STPS6045CW  
  Rthjc= 0.24 ℃/W OR-ing二极管结到外壳的热阻 nod*1/2*STPS6045CW  
  Rthcs= 0.12 ℃/W OR-ing二极管外壳到散热器的热阻 nod*1/2*STPS6045CW  
  Tj= 145 OR-ing二极管最高结温 STPS6045CW  
  Tja= 140 OR-ing二极管实际结温 STPS6045CW  
  Resro= 9 mOhm 输出电容的ESR 2 x 1800uF/35V  
  PLmin= 2.0 W 负载电阻的最小功耗    
  Psnb= 1.0 W 嵌位电路的功耗    
             
输出数据 Pbdcs= 5.9 W 直流/直流次级通路的功耗    
  Psatind= 4.0 W 可饱和电感器的功耗