開關(guān)損耗測(cè)試在電源調(diào)試中重要作用

MOSFET/IGBT的開關(guān)損耗測(cè)試是電源調(diào)試中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，但很多工程師對(duì)開關(guān)損耗的測(cè)量還停留在人工計(jì)算的感性認(rèn)知上，PFC MOSFET的開關(guān)損耗更是只能依據(jù)口口相傳的經(jīng)驗(yàn)反復(fù)摸索，那么該如何量化評(píng)估呢？

一、前言

開關(guān)電源(SMPS)技術(shù)依托電源半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備，如金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)和絕緣門雙極晶體管(IGBT)。這些設(shè)備提供了快速開關(guān)時(shí)間，能夠耐受沒有規(guī)律的電壓峰值。同樣重要的是，其在 On 狀態(tài)或 Off 狀態(tài)下消耗的功率非常小，實(shí)現(xiàn)了很高的效率，而生成的熱量很低。開關(guān)設(shè)備在極大程度上決定著 SMPS 的整體性能。開關(guān)設(shè)備的關(guān)鍵測(cè)量項(xiàng)目包括開關(guān)損耗、平均功率損耗等等。

二、功率損耗的原理圖和實(shí)測(cè)圖

一般來說，開關(guān)管工作的功率損耗原理圖如圖1所示，主要的能量損耗體現(xiàn)在“導(dǎo)通過程”和“關(guān)閉過程”，小部分能量體現(xiàn)在“導(dǎo)通狀態(tài)”，而關(guān)閉狀態(tài)的損耗很小幾乎為0，可以忽略不計(jì)。

圖1 開關(guān)管工作的功率損耗原理圖

實(shí)際的測(cè)量波形圖結(jié)果一般如圖2所示。

圖2 開關(guān)管實(shí)際功率損耗測(cè)試

三、MOSFET和PFC MOSFET的測(cè)試區(qū)別

對(duì)于普通MOS管來說，不同周期的電壓和電流波形幾乎完全相同，因此整體功率損耗只需要任意測(cè)量一個(gè)周期即可。但對(duì)于PFC MOS管來說，不同周期的電壓和電流波形都不相同，因此功率損耗的準(zhǔn)確評(píng)估依賴較長(zhǎng)時(shí)間（一般大于100ms），較高采樣率（推薦1G采樣率）的波形捕獲，此時(shí)需要的存儲(chǔ)深度推薦在10M以上，并且要求所有原始數(shù)據(jù)（不能抽樣）都要參與功率損耗計(jì)算，實(shí)測(cè)截圖如圖3所示。

圖3 PFC MOSFET功率損耗實(shí)測(cè)截圖

開關(guān)損耗測(cè)試對(duì)于器件評(píng)估非常關(guān)鍵，通過示波器的電源分析軟件，可以快速有效的對(duì)器件的功率損耗記性評(píng)估。ZDS3000/4000系列示波器免費(fèi)標(biāo)配電源分析軟件，歡迎各位工程師撥打400-888-4005申請(qǐng)免費(fèi)試用哦。