在雙向直流電源突發(fā)模式下，功率管損耗主要包括導通損耗、開關(guān)損耗（開通損耗和關(guān)斷損耗）、死區(qū)時間損耗、驅(qū)動損耗等，以下是具體計算方法及分析：

導通損耗

導通損耗是指功率管在導通狀態(tài)下，由于導通電阻而產(chǎn)生的功率損耗。在雙向直流電源中，功率管（如IGBT或MOSFET）在導通時，其漏源電流（IDS(on)）會在導通電阻（RDS(on)）上產(chǎn)生壓降，從而產(chǎn)生導通損耗。導通損耗的計算公式為：

• 公式：Pon=IDS(on)rms2×RDS(on)×K×Don

• 參數(shù)說明：

  • IDS(on)rms：導通期間漏源電流的有效值。
  • RDS(on)：導通電阻，會隨漏源電流值和器件結(jié)點溫度不同而變化，需根據(jù)規(guī)格書查找盡量靠近預計工作條件下的值，并乘以規(guī)格書提供的溫度系數(shù)K。
  • Don：導通占空比。

• 計算要點：

  • 計算IDS(on)rms時，使用的時期僅是導通時間Ton，而不是整個工作周期Ts。
  • 在突發(fā)模式下，由于電流和電壓的波動可能較大，需要更精確地測量或預計IDS(on)rms和RDS(on)的值。

開關(guān)損耗

開關(guān)損耗包括開通損耗和關(guān)斷損耗，是由于功率管在開關(guān)過程中，電壓和電流的交疊而產(chǎn)生的損耗。

• 開通損耗：

  • 產(chǎn)生原因：非理想的開關(guān)管在開通時，電壓不是立即下降到零，而是有一個下降時間；同時電流也不是立即上升到負載電流，而是有一個上升時間。在這段時間內(nèi)，開關(guān)管的電流和電壓有一個交疊區(qū)，會產(chǎn)生損耗。
  • 計算公式（以A類假設(shè)為例）：Poff_on=61×VDS(off_end)×Ip1×tr×fs
  • 參數(shù)說明：
    • VDS(off_end)：開啟時刻前的漏源電壓。
    • Ip1：開啟完成后的負載電流初始值。
    • tr：上升時間。
    • fs：開關(guān)頻率。

• 關(guān)斷損耗：

  • 產(chǎn)生原因：功率管在關(guān)斷過程中，電壓不是立即上升到負載電壓，而是有一個上升時間；同時電流也不是立即下降到零，而是有一個下降時間。在這段時間內(nèi)，開關(guān)管的電流和電壓也有一個交疊區(qū)，會產(chǎn)生損耗。
  • 計算公式（以A類假設(shè)為例）：Poff_on=61×VDS(off_beginning)×Ip2×tf×fs
  • 參數(shù)說明：
    • VDS(off_beginning)：關(guān)斷完成后之漏源電壓。
    • Ip2：關(guān)斷時刻前的負載電流末端值。
    • tf：下降時間。
    • fs：開關(guān)頻率。

• 計算要點：

  • 在突發(fā)模式下，由于開關(guān)頻率和占空比可能動態(tài)變化，需要實時測量或預計開關(guān)過程中的電壓和電流波形。
  • 實際計算中，針對不同的假設(shè)（如A類假設(shè)和B類假設(shè)）會延伸出不同的計算公式，B類假設(shè)可作為最惡劣模式的計算值。

死區(qū)時間損耗

死區(qū)時間損耗是指在死區(qū)時間內(nèi)，由于低邊開關(guān)（MOSFET）體二極管的正向電壓和負載電流而產(chǎn)生的損耗。在同步整流式DC/DC轉(zhuǎn)換器中，為了避免直通電流，會設(shè)置一段死區(qū)時間，在這段時間內(nèi)兩邊的開關(guān)都是OFF的。然而，實際的開關(guān)是MOSFET，其中存在被稱為“體二極管”的寄生二極管。在死區(qū)時間內(nèi)，低邊MOSFET的體二極管相對于負載電流是正向的，電流通過這個體二極管流向負載，從而產(chǎn)生損耗。

• 計算公式：Pdead_time=VF×IL×tdead（具體公式可能因電路架構(gòu)和器件參數(shù)而異）

• 參數(shù)說明：

  • VF：體二極管的正向電壓。
  • IL：負載電流。
  • tdead：死區(qū)時間。

• 計算要點：

  • 在突發(fā)模式下，死區(qū)時間可能因控制策略的調(diào)整而變化，需要實時測量或預計死區(qū)時間和負載電流的值。

驅(qū)動損耗

驅(qū)動損耗是指柵極接受驅(qū)動電源進行驅(qū)動時產(chǎn)生的損耗。在雙向直流電源中，功率管的柵極需要接受驅(qū)動電源提供的電壓和電流來控制其開關(guān)狀態(tài)。驅(qū)動損耗的計算公式為：

• 公式：Pgs=Vgs×Qg×fs

• 參數(shù)說明：

  • Vgs：驅(qū)動電源電壓。
  • Qg：總驅(qū)動電量，可通過器件規(guī)格書查找得到。
  • fs：開關(guān)頻率。

• 計算要點：

  • 在突發(fā)模式下，由于開關(guān)頻率可能動態(tài)變化，需要實時測量或預計驅(qū)動電源電壓和開關(guān)頻率的值。