如何计算开关损耗？各环节开关损耗如何计算？

[导读]今天，小编将在这篇文章中为大家带来计算开关损耗的方法的有关报道，通过阅读这篇文章，大家可以对它具备清晰的认识，主要内容如下。

今天，小编将在这篇文章中为大家带来计算开关损耗的方法的有关报道，通过阅读这篇文章，大家可以对它具备清晰的认识，主要内容如下。

一、开关损耗

开关管工作状态有两种:断开状态和导通状态。断开状态时, 流过开关的电流为0, 虽然开关两端电压不为0,但P =UI =0,所以不消耗功率。导通状态时, 开关上流过电流, 但开关两端电压为0, 同样P =UI =0。实际上开关器件开关时总有一个过渡状态,会导致开关损耗。而且开关损耗与开关频率成正比。

开关损耗包括导通损耗和截止损耗。导通损耗产生的原因:导通瞬间开关器件电压的不能马上降为0, 而电流从0已上升,因此在开关管上产生电压电流交替现象,而产生损耗电压不能马上降为0的原因是开关器件上有寄生电容,电容上电压不能突变,即不能马上降为0, 从而产生功率损耗。在导通过程中,寄生电容的储能通过开关器件放掉而损失。截止损耗产生的原因:截止瞬间开关器件电流不能马上降为0, 而电压已经从0上升, 在开关器件上产生电压电流交替现象。电流不能马上为0的原因是, 与开关器件连接的电路中有寄生电感, 阻碍电流变化。并且逆变电路中变压器是电感元件, 当开关突然关断时, 变压器电感元件电流不能突变,并会产生很大的反激电压, 阻碍电流变化, 通过电路加在开关管上, 产生比较大的损耗。提高开关速度不但不能消除损耗, 反而会使反激电压越大,损耗更大。

一般情况下, 截止损耗比导通损耗大很多。因为导通变截止时,功率管大电流突然降为0时,产生较大的反激电压,从而使开关管功率损耗比较大。减少开关损耗, 关键是减少截止损耗。

二、通过波形的线性近似分割来计算损耗的方法

通过在线性近似有效范围内对所测得的波形进行分割，可以计算出功率损耗。

1、导通和关断区间的开关损耗

首先，计算开通和关断时间内消耗的功率损耗Pton和Ptoff。波形使用图1中的示例波形。功率损耗使用表1中的近似公式来计算。由于计算公式会因波形的形状而有所不同，因此请选择接近测得波形的近似公式。

在图1的波形示例中，开通时的波形被分割为两部分，前半部分（ton1）使用表1中的例2。另外，使用公式ID1≔0作为条件。后半部分（ton2）使用例3中的公式VDS2≔0。

在图1中，会因MOSFET的导通电阻和ID而产生电压VDS2(on)，但如果该电压远低于VDS的High电压，就可以视其为零。

图1. 开关损耗波形示例

综上所述，可以使用下面的公式（1）来近似计算开通时的功率损耗。

同样，将关断时的波形也分为两部分，前半部分（toff1）使用表1的例1中的公式VDS1≔0，后半部分使用（toff2）例8中的公式ID2≔0。在图1中，由于前述的原因，会产生电压VDS1(off)，但如果该电压远低于VDS的High电压，则将其按“零”处理。这样，就可以使用下面的公式（2）来近似计算关断时的功率损耗。