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异步BUCK二极管损耗计算

article 2024/12/22 16:04:54

异步BUCK工作原理

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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；
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：
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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。
$P_{传导}=V_{F}\times I _{out}\times \left ( 1-D \right )$
其中
$\begin{matrix} \\V_{F}：为二极管的正向导通电压 \\I _{out}：T_{off}期间，流过二极管的电流是逐渐减小的，其平均值为 I _{out} \\D：开关导通的占空比 \end{matrix}$

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。
$P_{开关}=\frac{1}{2}\times V_{R}\times I _{r}\times t_{t} \times f=\frac{1}{2}\times V_{in}\times I _{r}\times t_{t} \times f$
其中
$\begin{matrix}V_{R}：为二极管的截止时两端的电压，即为V_{in} （忽略开关的压降） \\I _{r}：如上图，为二极管方向电流最大值 \\t_{t}：如上图，为二极管由导通变为截止时，反向电流持续时间 \\f:DCDC的开关频率 \end{matrix}$
$P_{总}=P_{传导}+P_{开关}(注意：由于tt相对较小，开关损耗较小，传导损耗占主体)$