原创 准确测量开关损耗

一个高质量的开关电源效率高达95%，而开关电源的损耗大部分来自开关器件(MOSFET和二极管)，所以正确的测量开关器件的损耗，对于效率分析是非常关键的。那我们该如何准确测量开关损耗呢?

开关损耗

由于开关管是非理想型器件，其工作过程可划分为四种状态，如图1所示。“导通状态”表示开关管处于导通状态;“关闭状态”表示开关管处于关闭状态;“导通过程”是指开关管从关闭转换成导通状态;“关闭过程”指开关管从导通转换成关闭状态。一般来说，主要的能量损耗体现在“导通过程”和“关闭过程”，小部分能量体现在“导通状态”，而“关闭状态”的损耗很小几乎为0，可以忽略不计。

图1 开关管四种状态划分

图2 开关管实际功率损耗测试

导通过程损耗

晶体管开关电路在转换过程中消耗的能量通常会很大，因为电路寄生信号会阻止设备立即开关，该状态的电压与电流处于交变的状态，因此很难直接计算功耗，以往的做法，将电压与电流认为是线性的，这样可以通过求三角形的面积来粗略计算损耗，但这是不够准确的。对于数字示波器来说，通过都会提供高级数学运算功能，因此可以使用下面的公式计算导通过程的损耗。

Eon表示导通过程的损耗能量;

Pon表示导通过程的平均损耗功率(有功功率);

Vds、Id分别表示瞬时电压和电流;

Ts表示开关周期;

t0、t1表示导通过程的开始时间与结束时间。

关闭过程损耗

关闭过程损耗与导通过程损耗计算方法相同，区别是积分的开始与结束时间不同。

Eoff表示关闭过程的损耗能量;

Poff表示关闭过程的平均损耗功率(有功功率);

Vds、Id分别表示瞬时电压和电流;

Ts表示开关周期;

t2、t3表示关闭过程的开始时间与结束时间。