開關電源控制器結溫的計算分析詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-07-11
設計開關電源時，各種參數的計算以及控制器和無源器件的選取是工作的重點，其中，控制器的結溫是需要重點關注的參數之一，因為過高的結溫除了會帶來安全隱患外，還會影響開關電源的效率。
功率損耗分析法
這種方法是借助計算開關電源控制器的功率損耗來實現。
例如，開關電源控制器的功率損耗主要有其內部 Top MOSFET 和 Bottom MOSFET 的傳導損耗和開關損耗，以及控制器的其他部分的損耗組成。
前文案例，Buck 變換器的電路參數如表 1 所示。
表 1 Buck 變換器的電路參數
計算 LT8650S 上消耗的功率為（此功率未包含 LT8650S 上的其他損耗，例如反饋回路，PWM 產生等，所以計算的功率略微偏小）：
圖 1 LT8650S 上消耗的功率
查看 LT8650S 的 datasheet，其熱阻如圖 2 所示。
圖 2 LT8650S 的熱阻參數
進一步計算 LT8650S 在上述條件下的結溫為：
Tj = 23 * 0.489934 + 25℃ = 36.2℃
其中，環境溫度為 25℃。
由于僅計算 LT8650S 內部的 MOSFET 的功率損耗，所以計算出來的控制器結溫略微偏小。
效率分析法
這種方法是借助開關電源控制器 datasheet 中給定的效率曲線，在既定的輸入輸出條件下，計算整個開關電源的功率損耗，再減去無源器件的損耗（電感的傳導損耗和磁芯損耗，電容的傳導損耗等），從而得到開關電源控制器的功率損耗，再進一步計算出來結溫。
例如，LT8650S 的輸出 5V 的情況下的效率曲線如圖 4 所示。
圖 4 LT8650S 的效率曲線
并以“94.6% Efficiency at 2A, 5VOUT from 12VIN at 2MHz;”為例計算。
整個 Buck 變換器的功率損耗為：
P = (1 – 94.6%)*(5*2)/94.6% = 0.57W
減去無源器件的功率損耗：
P = 0.57 – Pcond_LC = 0.57 – 0.020266 W= 0.549734W
進一步計算出 LT8650S 的結溫為：
Tj = 23 * 0.549734 + 25℃ = 37.6℃
這種方法計算出來的 LT8650S 的結溫相對比較準確。
仿真分析法
這種方法是借助仿真工具，直接仿真出上述條件下的開關電源控制器的功率損耗，再計算出結溫。
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