求解每个热源功率损耗的新方法

他器件都不起作用。

　　每次我们都使用简单的直流技术给一个热源供电，这样就可以以非侵入式方式测量热敏感度的系数。我们对被测器件（IC，MOSFET和电感器）施加直流电压和电流，迫使器件开始消耗能量，然后测出Pj。然后我们使用热成像摄像机测量表面温度的？Ti，接着就可以用上面的等式（6）计算出Sij。

　　我们使用了新的方法学计算两个降压拓扑的主热源：一个使用SiC739D8 DrMOS IC的集成式功率级，和一个使用两个MOSFET的分立式功率级，在分立式功率级中，Si7382DP在高边，Si7192DP在低边。

　　A.集成式降压转换器

　　图1

　　图1显示了用于集成式降压转换器的EVB前端。这里有4个热源：电感器（HS1），驱动IC（HS2），高边MOSFET（HS3）和低边MOSFET（HS4）。SiC739 DrMOS是一个单芯片解决方案，其内部包含的HS2、HS3和HS4靠得非常近。由于这里有4个热源，因此S是一个4x4矩阵。

　　图2显示了当低边MOSFET的体二极管是前向偏置时（AR0x Avg. =》 HSx），4个热源的温度。

　　如果 TA 为 23.3 ？C，那么，

　　（8）

　　测得的电流I4和电压V4分别是2.14A和0.6589V。

　　P4 = I4？V4 = 1.41W （8）

　　使公式（7）中的温度信息，我们可以得到Si4，（i=1，2，3，4）

　　S14 = 5.82 （9）

　　S24 = 9.29

　　S34 = 9.5

　　S44 = 16.2

　　重复上述过程，可以得到如下的S矩阵。

　　然后解出S-1，

　　试验结果：集成式降压转换器

　　现在我们可以给SiC739 EVB上电，并使用等式（5）和（11）来计算每个热源的功率损耗。

　　P1 = 0.224W， 电感器 （12）

　　P2 = 0.431W， 驱动 IC

　　P3 = 0.771W， 高边MOSFET

　　P4 = 0.512W， 低边 MOSFET

　　根据测试结果和等式 （2）：

　　P1 + P3 + P4 = 1.538W

　　新方法给出的结果是：

　　P1 + P3 + P4 = 1.507W （13）

　　热学方法和电工学方法之间的结果差异是由小热源造成的，如PCB印制线和电容器的ESR。

　　分立式降压转换器

　　使用上述步骤和图3，我们获得了分立式方案的S矩阵，不过没有考虑驱动IC的功率。

　　（16）

　　（17）

　　使用上面图4提供的信息，我们可以得到在Vin = 12V， Vo =1.3V， Io = 8A， Fs = 1MHz条件下的功率损耗。

　　P1 = 0.228W， 电感器

　　P2 = 0.996W， 高边 MOSFET

　　P3 = 0.789W， 低边 MOSFET

　　比较等式（18）和等式（22），我们发现，由于两个电路使用相同的电感器，两个电路具有同样的电感器损耗，这个结果和我们预想的一样。尽管分立方案中低边和高边MOSFET的rDS（on）比集成式方案MOSFET的rDS（on）分别小23％和28％，集成式降压解决方案的损耗仍然比分立式降压方案的损耗要低。

　　我们可以认定，集成式方案的频率更低，而频率则与功率损耗相关。

　　五 总结和结论

　　测量高频DC-DC转换器功率损耗的新方法使用了直流功率测试，和一个热成像摄像机来测量PCB板上每个热源的表面温度。用新方法测得的功率损耗与用电工学方法测得的结果十分接近。新方法可以很容易地区分出象MOSFET这样的主热源，和象PCB印制线及电容器的ESR这样的次热源的功率损耗。试验结果表明，由于在低频下工作时的损耗小，高频集成式DC-DC转换器的整体功率损耗比分立式DC-DC转换器要低。