一种POL终端匹配电源的热模拟研究

2009-05-15 10:18:19 来源：互联网

关键字： POL 终端匹配电源 热模拟

　　估算电感的损耗时，分为铜损和铁损来估算。铜损为电流的直流分量在电感中产生的损耗，铁损为电流的交流分量产生的损耗。对于电源中的电容、电阻等常规元件的功耗评估不再赘述，重点讨论一下主电源与匹配电源功率器件的功耗估算。

　　电源工作频率为600kHz，主电源功率器件有3片DrMOS R2J20601(Renesas)，因此单个器件工作频率为200kHz。根据参考文献中提供的典型工作数据曲线，可得满负荷工作情况下的单个该器件LOSS=2．

　　同样在满负荷工作状态，实际试验环境温度、风冷条件与仿真条件相同的情况下，对电源进行考机试验，得到电源A面与B面的温度实际测量结果分别如图5(b)、图6(b)所示。

　　2)半负荷工作状态

　　在仿真软件ICEPAK中，设置环境温度为17℃，强迫风冷，风速为0．8m／s，风向不变。在半负荷工作状态下，电源的A面与B面仿真计算结果分别如图7(a)、图8(a)所示。

　　在相同的工作状态、试验条件下，对电源DDR12V4520进行考机试验，得到电源A面与B面的温度实际测量结果分别如图7(b)、图8(b)所示。

　　4 结束语

　　ICKPAK仿真模型建立得不能太复杂，单体尺寸不能相差太大，否则网格划分时数量过多。当网格数小于20万时，单机运算速度良好；大于40万时，运算速度过于缓慢而影响计算。本试验中的风道截面为120mm×120mm，如何测量风速十分关键。使用普通的风机式测风仪，会破坏整个试验风道的平衡，不适用于本试验，只适合于大环境的测量，例如机舱级或者机房级的测量。为了保证试验的真实性和准确性，本试验使用了点状测风仪(EATVS一4W／Sensor)，对原风道基本没有影响，测量三个点的风速，取其算术平均值，因此所得的风速测量值十分可信。

　　计算所得的效率与实测的效率有一些差异，主要的原因是功率芯片的功耗计算值不够精确，文献中提供的功耗是在25℃时的给定值，但在实际运行时，温度上升会使功耗有所上升。

　　L1，L2，L3上方的PCB区域有很多过孔，电流从B面通过这些过孔流到A面，引发PCB局部发热。在计算时，没有将过孔建立发热模型，只是PCB整体均匀发热，所以局部的温度分布不很真实，L2上方测温点的计算值与实验值有6℃左右的差异。
　　如表3所示，计算值与实际测试值比较接近，说明模型和计算方法基本正确，可广泛应用于电源模块的热能工作状态评估。在今后的同类电源设计验证中可采用此模拟仿真方法，无需搭建复杂的试验平台，可大大简化设计验证步骤，缩短设计周期，有效提高了设计效率，具有很大的实用价值。

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