TI开关电源功率损耗的计算方法

前面的博文介绍了通用的开关电源功率损耗的计算方法（见文末链接），并给出相应的实例。在前面的分析中可见组成开关电源功率损耗的主要部分有开关电源器件内部 MOSFET 的开关损耗和传导损耗以及无源器件的传导损耗等。TI 也有相关的开关电源功率损耗的计算方法，其将开关电源的功率损耗简化为：

1. 电感的传导损耗；
2. MOSFET 的传导损耗；
3. MOSFET 的开关损耗；

仍是以基本的 Buck 拓扑分析开关电源的功率损耗，但是相关的计算方法有一定的差异。

一、电感的功率损耗

开关电源中电感的电流波形如图 2 所示。

电感的功率损耗是直接通过电感的有效值计算的传导损耗，即：

其中，R_DCR为电感的直流导通电阻。

电感的电流有效值为：

其中，ΔI 为开关电源的纹波电流，在 TI 的文档中定义 ΔI 为输出电流的 30%。因此，电感电流的有效值可以简化为：

可以看出，电流纹波仅仅贡献了 0.00375*I_O，因此，可以忽略掉该部分，得到电感传导损耗的估算值为：

二、MOSFET 的功率损耗

参考的 TI 的这份文档里只给出了 MOSFET 的传导损耗的计算方法，具体如下。

开关电源中 high-side MOSFET Q1 的电流波形如图 3 所示。

high-side MOSFET 的传导损耗仍是按照电流的有效值来计算：

进一步得到：

同样，开关电源中 low-side MOSFET Q2 的电流波形如图 4 所示。

low-side MOSFET 的传导损耗也是按照电流的有效值来计算：

进一步得到：

因此，Buck 变换器中两个 MOSFET 的传导损耗为：

即

其中，

式中，L 为电感量（H），f 为 Buck 变换器的工作频率（Hz），V_IN为输入电压（V），V_OUT为输出电压（V）。

对于典型的 Buck 电路，输出电流纹波率往往小于 30%，因此可以忽略掉 ΔI²/12，即得到两个 MOSFET 传导损耗的估算值：

注意：如果两个 MOSFET 的导通电阻相等，那么此部分的功率损耗则独立于输出电压。

另外，参考的 TI 的这份文档中并未直接给出 MOSFET 的开关损耗的计算方法，仅归为其他损耗（当然也包括开关电源芯片的静态损耗），因此，可以得到总的功率损耗：

对于开关电源中 MOSFET 的开关损耗，仍可按照前文的计算方法，链接如下：

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