一? 引言

　　DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率和功率損耗是許多電子系統(tǒng)的一個重要特征參數(shù)?？梢詼y量出這些特征參數(shù)，并用下面的直觀方式進行表達：

　　效率 = 輸出功率 / 輸入功率???????? （1）

　　功率損耗 = 輸入功率-輸出功率?? （2）

　　但是對于每個元器件做為一個單獨熱源在損耗中所占的比重，這樣的結果沒有提供任何信息。而我們的方法學能讓設計者更好地選擇針對其應用的最佳DC-DC實現(xiàn)方案。

二? 降壓轉(zhuǎn)換器的實例

　　降壓轉(zhuǎn)換器中的主要熱源是高邊MOSFET、低邊MOSFET和電感器。如果我們使用電工學方法來判定高邊MOSFET的功率損耗，那么就必須測量漏極電流、漏源電壓、柵極電流和柵源電壓。不幸的是，如果不在電流路徑中引入額外的電感和干擾電路的正常工作，要在高頻DC-DC轉(zhuǎn)換器中測得這些數(shù)據(jù)是非常困難的。但借助熱成像攝像機，我們研究出一種求解每個熱源功率損耗的新方法，而且不會影響電路的工作。

三? 新方法的基本原理

　　在一個電路中，將電能轉(zhuǎn)換為熱能的元器件是熱源。能量轉(zhuǎn)換成熱會增加熱源器件的和周圍環(huán)境的溫度。轉(zhuǎn)變成熱的能量就是元器件的功率損耗。整個溫升（？T）取決于功率損耗（P）和環(huán)境。對于一個在固定測試臺上的某塊PCB板，？T是功率損耗的唯一函數(shù)。因此，如果我們測量出？T，就可以推導計算每個熱源功率損耗的方法。

　??? 測量高頻DC-DC轉(zhuǎn)換器功率損耗的新方法使用了直流功率測試，和一個熱成像攝像機來測量PCB板上每個熱源的表面溫度。用新方法測得的功率損耗與用電工學方法測得的結果十分接近。新方法可以很容易地區(qū)分出象MOSFET這樣的主熱源，和象PCB印制線及電容器的ESR這樣的次熱源的功率損耗。

四? 基本原理的推導

　　為簡單起見，假設在PCB板上有兩個熱源（HS1和HS2）。HS1工作時不但使其自身的表面溫度會升高，也會提高HS2的表面溫度，對HS2來說也是如此。因此，每個熱源的最終？T可以用下面的等式來表示。

　　Sij （i, j = 1,2）是熱敏感度系數(shù)，與熱阻的度數(shù)相同

　　Pi是每個熱源的功率損耗

　　等式（3）也可以擴展到N個熱源的情況。在這種情況下，每個熱源的溫升可以由下式給出。

　　S是一個N x N的矩陣

　　如果我們知道S的數(shù)值，就可以由下式得到每個熱源的功率損耗。

　　假設Sij與溫度或電路的工作狀態(tài)無關，那么就可以由等式6確定每個Sij。

　　這里，DTi是第i個熱源的溫升，Pj是第j個熱源消耗的功率。所有其他器件都不起作用。

　每次我們都使用簡單的直流技術給一個熱源供電，這樣就可以以非侵入式方式測量熱敏感度的系數(shù)。我們對被測器件（IC，MOSFET和電感器）施加直流電壓和電流，迫使器件開始消耗能量，然后測出Pj。然后我們使用熱成像攝像機測量表面溫度的？Ti，接著就可以用上面的等式（6）計算出Sij。

　　我們使用了新的方法學計算兩個降壓拓撲的主熱源：一個使用SiC739D8 DrMOS IC的集成式功率級，和一個使用兩個MOSFET的分立式功率級，在分立式功率級中，Si7382DP在高邊，Si7192DP在低邊。