DC-DC變換器的功率開關(guān)元件損耗及續(xù)流二極管損耗如何計算？

　　工程師需要在系統(tǒng)設(shè)計過程中，精確的計算出不同的數(shù)值，并采取相應(yīng)措施減少無功損耗。這里將會通過雙向型DC-DC變換器的功率開關(guān)元件損耗計算及對續(xù)流二極管的損耗產(chǎn)生原因分析，為工程師詳細介紹其損耗數(shù)值的計算方式。

　　DC-DC變換器功率開關(guān)元件損耗值計算

　　在雙向型的DC-DC變換器運行工作過程中，功率開關(guān)元件IGBT是變換器內(nèi)部的主要損耗源之一，而功率開關(guān)元件的損耗基本上可以按照其運行狀態(tài)分為兩個部分：導通損耗和開關(guān)損耗。導通損耗是指當開關(guān)元件已經(jīng)開通后，并且驅(qū)動和開關(guān)波形已經(jīng)穩(wěn)定以后，功率開關(guān)元件處于導通狀態(tài)時的損耗。這里將會針對雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)元件IGBT的損耗計算，進行簡要分析介紹。

　　在DC-DC轉(zhuǎn)換器正常運行的過程中，功率元件的開關(guān)損耗是出現(xiàn)在IGBT從一個工作狀態(tài)進入另一個新的工作狀態(tài)，驅(qū)動和開關(guān)波形處于過渡過程中的損耗。在開關(guān)工作的過程中，元件的電壓、電流波形如下圖所示：

　　IGBT的電壓、電流波形圖

　　在了解了功率開關(guān)元件的電壓、電流波形圖后，下面我們分別了解一下如何計算其導通損耗和開關(guān)損耗。在功率元件正常工作狀態(tài)下，功率開關(guān)元件的導通損耗可以通過IGBT兩端電壓和電流波形的乘積得出。電壓、電流波形都是近似線性，其在導通期間的功率損耗可以由下式給出：

　　導通損耗過高很容易造成轉(zhuǎn)換器的有效功率降低，對整體系統(tǒng)的運行穩(wěn)定也會有一定的影響。想要降低導通損耗，最典型方法是使IGBT導通期間的電壓降最小。要達到這個目的，必須使功率開關(guān)工作在飽和狀態(tài)。因此，可以通過對IGBT基極的過電流驅(qū)動，從而確保功率器件工作在飽和狀態(tài)。

　　在了解了導通損耗的計算方法后，接下來我們再來看一下開關(guān)損耗的計算方式。IGBT的開關(guān)損耗計算過程，相比較導通損耗來說就比較復雜了。這一部分的損耗既有功率器件本身的因素，也有相關(guān)元器件的影響。功率開關(guān)元件的開關(guān)損耗的計算，一方面可以通過示波器觀察得到開關(guān)過程中的電壓、電流波形，然后粗略的計算出兩條曲線所包圍的面積，從而求得IGBT的開關(guān)損耗。另一方面，如果功率開關(guān)元件的使用手冊中給出了開關(guān)損耗的曲線，那么也可以直接從開關(guān)損耗的曲線上讀出開通損耗和關(guān)斷損耗的數(shù)值，然后根據(jù)下式計算得出功率開關(guān)元件的開關(guān)損耗值，式中fsw為變換器的開關(guān)頻率：

　　以上就是針對雙向型DC-DC變換器的功率開關(guān)元件損耗計算所進行的簡要分析和介紹，希望能夠?qū)こ處煹男庐a(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計工作有所幫助。