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@@？
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@@
实际的测量波形图@@一般如图@@@@@@2所示@@。
图@@2 开关管实际功率损耗测试@@
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@@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@@。
导通状态@@下@@，开关管通常会流过很大的电流@@，但开关管的导通电阻很小@@，通常是毫欧级别@@，所以导通状态@@下@@损耗能量相对来说@@是比较少的@@，但亦不能忽略@@。使用示波器测量导通损耗@@@@，不建议使用电压乘电流的积分的来计算@@，因为示波器无法准确测量@@导通时微小电压@@。举个例子@@，开关管通常关闭时电压为@@500V，导通时为@@100mV，假设示波器的精度为@@±1‰（这是个非常牛的指标@@），最小测量精度为@@±500mV，要准确测量@@100mV是不可能的@@，甚至有可能测出来的电压是负的@@（100mV-500mV）。
由于导通时的微小电压@@，无法准确测量@@，所以使用电压乘电流的积分的方法计算的能量损耗误差会很大@@。相反@@，导通时电流是很大的@@，所以能测量准确@@，因此可以使用电流与导通电阻来计算损耗@@，如下面公式@@：
Econd表示导通状态@@的损耗能量@@；
Pcond表示导通状态@@的平均损耗功率@@（有功功率@@）；
Id分别表示瞬时电流@@；
Rds(on)表示开关管的导通电阻@@，在开关管会给出该指标@@，如图@@@@2所示@@；
Ts表示开关周期@@；
t1、t2表示导通状态@@的开始时间与结束时间@@。
图@@3 导通电阻与电流的关系@@
开关损耗@@指的是总体的能量损耗@@，由导通过程@@损耗@@@@、关闭过程@@损耗@@、导通损耗@@组成@@，使用下面公式计算@@：
开关损耗@@分析插件@@
高端示波器通常亦集成了开关损耗@@分析插件@@@@，由于导通状态@@电压测量不准确@@，所以导通状态@@的计算公式是可以修改的@@，主要有三种@@：
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UI，U和@@I均为测量值@@@@；
-
I²R，I为测量值@@，R为导通电阻@@，由用户输入@@Rds(on)；
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UceI，I为测量值@@，Uce为用户输入的电压值@@，用于弥补电压电压测不准的问题@@。
一般建议使用@@I²R的公式@@，下图@@是@@ZDS4000 Plus的开关损耗@@测试图@@@@。
图@@4 开关损耗@@测试结果图@@@@
开关损耗@@测试对于@@器件评估非常关键@@，通过专业的电源分析插件@@，可以快速有效的对器件的功率损耗进行评估@@，相对于@@手动分析来说@@@@，更加简单方便@@。对于@@MOSFET来说@@，I²R的导通损耗@@计算公式是最好的选择@@。
来源@@： ZLG立功科技一致远电子@@@@