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透过电感损耗看电源功耗，计算一点不复杂
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2017-11-10
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1、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。
Total Power Dissipation（W）= CopperLoss + CoreLoss
CopperLoss = IRMS2* RDC（mΩ）/1000
CoreLoss一般通过查厂商的表格得出。
某主板上的开关电源照片
2、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%。
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威廉希尔官方网站 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：
CopperLoss = IRMS2* RDC（mΩ）/1000 =（30A）2 *（0.53*111.3% mΩ）/1000 = 0.531W
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
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。
那么总的损耗如下：
Total Power Dissipation（W）= CopperLoss + CoreLoss = 0.711W
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。
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。
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。
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；
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。
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。
Total Power Dissipation（W）= CopperLoss + CoreLoss
CopperLoss = IRMS2* RDC（mΩ）/1000
CoreLoss一般通过查厂商的表格得出。
某主板上的开关电源照片
2、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%。
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威廉希尔官方网站 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：
CopperLoss = IRMS2* RDC（mΩ）/1000 =（30A）2 *（0.53*111.3% mΩ）/1000 = 0.531W
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
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。
那么总的损耗如下：
Total Power Dissipation（W）= CopperLoss + CoreLoss = 0.711W
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。
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。
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。
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；
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。
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