效率计算也非常简单,用于评估系统中有利可图的能源使用量,以及在未使用热量中损失的差异:
图2:两种器件在静态模式下的通态工作原理图
动态状态下的效率和功率损耗
动态机制是最重要的,因为在这里对组件进行了测试。由于 EMI、功率损耗、连接的任何感应负载以及组件本身的切换,系统会承受很大的压力。图 3 显示了 PWM
电源的一般示例,在这种情况下,其频率约为 500 kHz。PWM 信号的产生是通过两个单片 P 和 N 沟道 MOSFET
进行的。通过具有以下特征的铁氧体磁珠来降低某些类型的噪声:
· 电感:0.38 µH
· 串联电阻:0.371Ω
· 并联电阻:1,600 Ω
· 并联电容:0.78 pF
· 到 100 Mhz 的阻抗:266.5 Ω
· 最大限度。阻抗:1,598.1 Ω
· 最大频率 阻抗:292兆赫
图 3:动态状态下两种器件的工作原理图
技术正在与停电作斗争(图 4)。组件的非理想特性在开关时刻精确地增加了它们的耗散功率。
组件的输入和输出容量,以及它的 R DS(on)和其他元素的存在,都会导致功率损耗,幸运的是,功率损耗每天都在改善。
以下是两个设备运行所达到的效率:
· 碳化硅场效应管效率:98.24%
· GaN FET效率:99.02%
这些都是极高的效率,允许积极使用几乎所有的能量,同时保持 MOSFET 的低工作温度。
事实上,导通状态下的 V ds 值非常低,电子开关的表现几乎完美。
图 4:两种设备的功率损耗
仅当使用的两个组件的相关 SPICE 库可用、可从 Internet 下载并包含以下标头时,才能进行仿真:
.subckt UJ4SC075006K4S nd ng ns nss
和
.subckt TP65H150G4LSG 301 302 303
结论
设计人员应牢记,使用功率器件进行的电子仿真可能与实际情况大相径庭,尤其是在系统包含电感和电容元件的情况下。
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