【经验】不带保护隔离驱动芯片的电源功耗如何计算？

时间： 2018-03-22 来源：世强

工业变频器、伺服电机控制器的设计是离不开隔离驱动的，主要目的是将高压侧（功率逆变）、低压侧（主控MCU端）的驱动控制信号利用隔离驱动芯片做信号隔离处理，不但提升驱动控制信号的抗干扰性能力，也起到安全保护作用。而市面上的隔离驱动芯片种类繁多，有容耦、光耦、磁耦等，其中包括不带保护的隔离驱动芯片如SILICON LABS SI826X隔离驱动、ACPL-W34x、RENESAS PS9031 IGBT驱动光耦等，内部功能框图可参考如下图1所示：

图1：不带保护的隔离驱动芯片SI826x、ACPL-W34x、PS9031内部功能框图

在电路设计时，每个工程师一般会考虑每个器件的功耗有多少，那么隔离驱动芯片的电源功耗怎么计算呢？下面以不带保护的隔离驱动芯片（如SI826x、ACPL-W34x、PS9031）电源功耗为例，计算公式如下：

P_T = P_E + Po

P_E =I_F x V_F x Duty Cyle

Po=P_O_（_BIAS_） + P_O_（_SWITCHING_）=V_{DD ×} 【 I_DDQ + （Q_d + C_L _×V_DD ）x f 】

针对如上公式中涉及的参数做如下说明：

P_T：隔离驱动芯片总电源功耗，单位W。

P_E：隔离驱动芯片原边二极管导通的功耗，单位W。

P_O：隔离驱动芯片输出端电源功耗，单位W。

I_F：隔离驱动芯片原边二极管正向导通电流，单位mA。

V_F：隔离驱动芯片原边二极管正向导通电压，单位V。

Duty Cycle：占空比。

V_DD：隔离驱动芯片驱动端电源电压。

I_DDQ：隔离驱动芯片偏置电流。

Q_d：3nC。

C_L：负载电容。

f：开关频率，单位Hz。

以Silicon Labs的隔离驱动芯片SI826x为例，在最恶劣的情况下，IF（MAX） =30mA，VF（MAX）=2.8V，Duty Cycle=50%，IDDQ（MAX）=2.5mA，VDD（MAX）=30V，CL=200pF，f=25KHz。

带入如上公式，可得：

P_E=I_F x V_F x Duty Cyle =30mA x2.8V x 50%=42mW

P_O=V_{DD ×} 【 I_DDQ + （Q_d + C_L _×V_DD ）x f 】=30V x 2.5mA + 30V x（3nC + 200pF x 30V）x 25KHz=75mW +6.75mW=81.75mW

P_T = P_E + Po =42mW + 81.75mW =123.75mW<300mW（规格书中有标定出可承受的最大总功耗）

ps：在如上的计算公式中，开关频率f、负载电容C_L是可变化的

总结：

上面给出的不带保护的隔离驱动芯片的电源功耗计算公式，一般每个厂家均会给出，通常不会出现隔离驱动芯片功耗多大的问题，不过会出现芯片发热问题，此部分需要结合实际问题再分析。

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全部评论（1）

九年 Lv3. 高级工程师 2018-04-09

学习了。不错。

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