功率密度的解决方案详细说明

功率密度在现代电力输送解决方案中的重要性和价值不容忽视。为了更好地理解高功率密度设计的基本技术，在本文中，我将研究高功率密度解决方案的四个重要方面：降低损耗，最优拓扑和控制选择，有效的散热，通过机电元件集成来减小系统体积，我还将演示如何与TI合作，使用先进的技术能力和产品来实现这四个方面，帮助您改进并达到功率密度值。首先，让我们来定义功率密度，并着重了解一些根据功率密度值比较解决方案时的细节。

什么是功率密度？

对于电源管理应用程序而言，功率密度的定义似乎非常简单：它指的是转换器的额定（或标称）输出功率除以转换器所占体积，如图1所示。

但如果您想根据功率密度比较电源，则需要对这个简单的定义作出充分的说明。这里的输出功率是指转换器在最坏的环境条件下可以提供的连续输出功率。环境温度、最大可接受外壳温度、方向、海拔高度和预期寿命都可能会影响相关功率能力。同样，您可以根据转换器的应用和结构，以多种不同的方式定义电源容量。一些变量可能会显著影响容量，从而影响所报告的电源功率密度：包含或排除电磁干扰滤波器、风扇、外壳要求以及输入和输出储能电容器。这些通常是需要的，但不是许多模块化电源的一部分。因此，在比较文献报道的功率密度数据时，必须了解并考虑这些变量。功率密度的历史让我们简短地回顾一下，看看功率密度的魅力从何而来，以及这一趋势是如何开始的。从开关模式电源转换的早期发展以来，效率一直是电力技术创新的驱动力。依赖于输入输出电压比以及少数可用拓扑的开关模式功率转换器，可以打破线性电源的确定性效率。自20世纪90年代初以来，在个人计算机和电子、电信和半导体技术进步的推动下，提高效率的需求大大加快。如图2所示，功率解决方案效率的提高促进了功率密度的不断进步。