DCDC Buck Boost Converter 热耗计算

电源热耗计算

对于 DC-DC 转换器，输入电流不等于输出电流，因此我们不能使用与线性稳压器相同的公式计算它的热耗，我们可以使用数据表中的效率图进行估算。

这里以TPS63070 Buck-Boost DCDC 为例进行说明。在数据手册中可以找到如下图的效率曲线。它将效率绘制为输出电压和输出电流的函数。

效率图将效率绘制为输出电流的函数，输出电流因输入和输出电压而异。

例如图中红色曲线表示输出电压为4.2V，通过查看这条曲线可以找到在不同输出电流的情况下转换器的效率。

这个器件标称最大输出电流为3.6A，可是我们看到在输出电流>2A 时器件的效率已经开始下降，输出电压越低，下降的越多。所以在器件选择时应该留有一定的余量。

器件的热耗可以通过下式进行计算：

\[ P_D=P_{out}\times\frac{1-\eta}{\eta} \]

其中，\(P_D\)为器件的热耗，\(P_{out}\)为器件的输出功率(\(I_{OUT}\times U_{OUT}\))

补充一下，电源效率 \(\eta\) 的定义为：

\[ \eta=\frac{P_{out}}{P_{in}} \]

例如，输入电压为 12V，输出电压为 5V，负载电流增加到 1.0A。使用上面的 5V 效率图，效率应该在 93% 左右，因此它转化为热量的损失功率为:

\[ P_D=P_{out}\times \frac{1-\eta}{\eta}=(5 \times 1.0) \frac{1-93\%}{93\%}=0.376W \]

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Note

在较高的温度下，DCDC的功耗通常会增加。例如，85°C 环境下的功耗可能比室温下的功耗高 10% 到 30%。

俗话说光说不练假把式，那么实际应用中电源效率 \(\eta\) 到底是多少呢？只有测试结果才能反应真实情况。下面介绍下怎么测试电源的效率。

根据电源效率 \(\eta\) 的定义知道，我们只需要测量出电源的输入、输出功率即可计算出效率值。

功率是电压和电流的积，所以测试方法很简单，只要测量出输入输出端的电压和电流即可。

俗话说穷则精准打击，富则火力覆盖，测试也有穷人和富人的玩法。

那么你选哪种设备呢？

一般DCDC电源的效率在轻载时较低，最高效率点出现在较重载的时候。效率曲线较为平滑，如果画出的效率曲线出现突然上冲或者下落的点，可以重新测试那一点的效率，确认数据的正确性。

最后，挖个坑，Buck Boost 电压转换电路的能量损失机制是什么呢？