Wärme als Messgröße für Leistung
Verlustleistg. therm. beanspr. Bauteile von DC/DC-Wandlern messen
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Ergebnisse für den diskreten Abwärtswandler
Das zuvor beschriebene Verfahren und die Thermographien (Bild 3) ergeben die Matrix S für den diskreten Schaltungsaufbau. Dabei muss lediglich die Verlustleistung des Treiber-ICs außer Betracht gelassen werden. Aus den gemessenen Temperaturänderungen der Induktivität (ΔT13 = 10,5 K), des spannungsseitigen MOSFET (ΔT23 = 13,8 K) und des masseseitigen MOSFET (ΔT33 = 24,7 K) ergibt sich für S:
S13 = 7,5
S23 = 9,86
S33 = 17,6
Mit den in Bild 3 angegebenen Messwerten erhält man die Verlustleistungen bei UE = 12 V, UA = 1,3 V, IA = 8 A und f = 1 MHz:
P1 = 0,228 W, Induktivität
P2 = 0,996 W, spannungsseitiger MOSFET
P3 = 0,789 W, masseseitiger MOSFET
Beim Vergleich der Verlustleistungen beider Schaltungsvarianten fällt auf, dass beide die gleichen Induktivitätsverluste aufweisen. Das entspricht den Erwartungen, da sie die gleiche Induktivität verwenden. Die Verlustleistungen der integrierten MOSFETs sind geringer als die der diskreten MOSFETs, obwohl die Ein- Widerstände (rDS(Ein)) der diskreten MOSFETs um 23 % (masseseitig) bzw. 28 % (spannungsseitig) kleiner sind als die der integrierten MOSFETs. Dies lässt den Schluss zu, dass die hochfrequenten Schaltverluste bei der integrierten Schaltung wesentlich geringer sind als beim diskreten Aufbau.
Die neue Methode zur Messung der Verlustleistungen in HF-DC/DCWandlern beruht auf DC-Leistungsmessungen und Messungen der Oberflächentemperaturen der einzelnen Wärmequellen mit einer Wärmebildkamera. Die damit ermittelte Gesamtverlustleistung entspricht relativ genau dem nach der elektrischen Methode ermittelten Wert. Die Thermographie- Methode ermöglicht zusätzlich, Verlustleistungen der dominierenden Wärmequellen – wie z.B. MOSFETs – von denen untergeordneter Wärmequellen – beispielsweise Leiterbahnen und ESR von Kondensatoren – zu unterscheiden.
Über den Autor:
| Yuming Bai |
|---|
| hat einen MS EE der Zhejiang University, Hangzhou/China, und einen Ph.D EE des Virginia Polytechnic Institute, Virginia/US. Bei Vishay Siliconix im kalifornischen Santa Clara verantwortet er als Senior Staff Engineer den Bereich „System Application“. |
Yuming.Bai@Vishay.com
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