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2021.04.07 DC/DC

전원 IC의 전력 손실 계산 예

손실의 검토

지금까지는 손실 발생 부분에 따라 손실 계산에 대한 설명을 했습니다. 이제, 각 손실을 반영하여 전원 IC의 손실로서 계산하는 예에 대해 설명하겠습니다.

전원 IC의 전력 손실 계산 예 (MOSFET 내장 동기정류 타입 IC의 경우)

하기는 전원 IC의 손실이라는 관점에서 나타낸 그림입니다. 이번에는 출력단의 MOSFET 내장형 IC를 예로 들겠습니다. 하기 그림의 청색으로 표시한 부분에 해당됩니다. 인덕터는 외장이므로 제외하였습니다. 만약, 지금까지의 설명에서 사용한 컨트롤러 타입 IC의 손실을 계산하는 경우에는 MOSFET와 인덕터의 손실은 포함되지 않습니다.

D5_10_graf01

손실을 계산하기 위해서는 개별 계산식의 각 항에 해당하는 값이 필요합니다. 기본적으로는 데이터시트에 제시되어 있는 수치를 사용합니다.

일반적으로, 데이터시트의 규격치, 즉 IC의 파라미터 값에는 최소치, 대표치, 최대치가 제시되어 있습니다. 파라미터에 따라서는 최소치나 최대치, 또는 대표치만 표기되어 있는 등, 세가지 수치가 모두 제시되어 있는 것은 아닙니다.

그중 어떤 값을 사용할지에 대해서는 다양한 관점으로 생각할 수 있지만, 값의 편차를 고려한다면 최악의 조건일 때의 손실을 계산해 두어야 합니다.

D5_10_graf02

이번 예에서는 오른쪽 파라미터 값을 사용하겠습니다. 이는 최악의 조건을 전제로 한 수치입니다. 계산 순서로서는 각각의 계산식으로 개별 손실을 계산한 후, 합산합니다.

① High-side MOSFET의 전도 손실

D5_10_graf03

② Low-side MOSFET의 전도 손실

D5_10_graf04

③ High-side MOSFET의 스위칭 손실

D5_10_graf05

④ 데드 타임 손실

D5_10_graf06

⑤ IC의 제어 회로로 인한 소비전력 손실

D5_10_graf08

⑥ 게이트 차지 손실

D5_10_graf08

전원 IC의 전력 손실 총합

D5_10_graf09

본 예에서는 전원 IC의 전력 손실이 약 1W가 됩니다. 계산을 위한 정보가 모두 준비되어 있다면, 특별히 어려운 점은 없을 것입니다.

키 포인트

・전원 IC의 전력 손실은 개별 부분 손실의 합계이다.

・계산 시, 어떤 값을 사용할지에 대해서는 다양한 관점이 있지만, 확인을 위해 최악의 조건일 때의 손실을 계산해 두어야 한다.

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