透过电感损耗看电源功耗，计算一点不复杂

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透过电感损耗看电源功耗，计算一点不复杂

! m; G1 @6 ?0 m1、概述
电源的功耗是多方面的，包括开关损耗、输入/输出电容损耗、控制器静态功耗以及电感损耗。本文主要介绍 算起来很简单的电感损耗。电感损耗包括两方面：其一是与磁芯相关的损耗，即传统的铁损；其二是与电感绕组相关的损耗，即通常所谓的铜损。
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+ j, e& y7 ]! X- J/ g, @& B6 {0 N: STotal Power Dissipation（W）= CopperLoss + CoreLoss
" Q4 H1 j; O3 I6 x) P8 {5 w9 B* N! ICopperLoss = IRMS2* RDC(mΩ)/1000
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CoreLoss一般通过查厂商的表格得出。
0 F3 q- A4 W9 R  C* y2 M. B

- F( T4 Q) `$ r7 |4 i8 q/ S# V2、计算方法
以Pulse的PA1513NL系列的电感为例，采用PA1513NL.321NLT。在其官网上下载到的datasheet如下。基本的参数为：电感值为320nH,直流电阻为0.53±11.3%。


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在设计中，我们将这个电阻用在了开关频率为600kHz,负载电流 ILOAD为30A的BUCK电路中，其中Iripple=30%*ILOAD。

根据以上公式，可以很容易计算出最大的铜损为：
9 K$ T# Y" O8 w8 G" Y, r4 hCopperLoss =  IRMS2* RDC(mΩ)/1000  =（30A）2 *(0.53*111.3% mΩ）/1000 = 0.531W
1 `  g) b% P) O* R1 A

6 M8 A* [9 N3 \1 }! _1 L关于最大铁损，先要计算出△B：(因为电感值误差是一个曲线，所以用normal值计算)
△B = .23* L(nH)* △I = 0.23 * 320（nH）* 30% * ILOAD = 662.4
# c) c1 R+ z/ c" Q* u/ z& L3 F由于开关电源工作在600KHz的频率下面，查表可以得到铁损大概在0.18W左右。
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  B$ O' K; L9 [) I那么总的损耗如下：
( x; [& Y' h! _8 Y% f! j9 R' TTotal Power Dissipation（W）= CopperLoss + CoreLoss = 0.711W

, H  P) n+ s! @2 K$ V通过查表，可以得到电感在正常工作的情况下，温升大概是45摄氏度。
8 Z: L; R. O( x8 |8 |4 j' v
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1 S6 B, N4 ^! N! w评估电感的损耗主要作用是，一是看电感的损耗是否会引起电感过热的情况，导致电感值下降甚至损坏；第二个作用是用来调整电感的参数，提升整个电源转换系统的效率。
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3、关于CoreLoss
其实很多电感公司的datasheet上都没有给出CoreLoss的计算方法以及曲线，如果这样的话，计算铁损就几乎成为一个不可能事情了。对于这个情况，有两个建议。
2 J0 F& D' l3 R6 x+ o# m7 o
2 e5 i) O5 c+ z$ J; Z& N如果这个电感是用在很大电流的并且比较关键的设备中的话，那么电感请选有提供铁损的供应商，比如Pulse，Wurth，JW Miller等；
2 e4 A5 n* _4 m( ~" l如果是在电流比较小或者开关频率比较低的场合，一般铁损并不是关键因素。那么先评估铜损是否OK，留有一定的裕量，如果在后续的测试中发现电感过热的话，想办法降低电源的开关频率，或者采用DCR小一点的电感。

( K  F5 [& [8 E/ B, p3 T, }

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