一個(gè)高質(zhì)量的開關(guān)電源效率高達(dá)95%，而開關(guān)電源的損耗大部分來自開關(guān)器件（MOSFET和二極管），所以正確的測(cè)量開關(guān)器件的損耗,，對(duì)于效率分析是非常關(guān)鍵的,。那我們?cè)撊绾螠?zhǔn)確測(cè)量開關(guān)損耗呢？
由于開關(guān)管是非理想型器件,，其工作過程可劃分為四種狀態(tài),，如圖1所示?！皩?dǎo)通狀態(tài)”表示開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài),；“關(guān)閉狀態(tài)”表示開關(guān)管處于關(guān)閉狀態(tài)；“導(dǎo)通過程”是指開關(guān)管從關(guān)閉轉(zhuǎn)換成導(dǎo)通狀態(tài),；“關(guān)閉過程”指開關(guān)管從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換成關(guān)閉狀態(tài),。一般來說，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)管四種狀態(tài)劃分
實(shí)際的測(cè)量波形圖一般如圖2示,。
圖2 開關(guān)管實(shí)際功率損耗測(cè)試
二、導(dǎo)通過程損耗
晶體管開關(guān)電路在轉(zhuǎn)換過程中消耗的能量通常會(huì)很大,，因?yàn)殡娐芳纳盘?hào)會(huì)阻止設(shè)備立即開關(guān),，該狀態(tài)的電壓與電流處于交變的狀態(tài)，因此很難直接計(jì)算功耗,，以往的做法,，將電壓與電流認(rèn)為是線性的，這樣可以通過求三角形的面積來粗略計(jì)算損耗,，但這是不夠準(zhǔn)確的,。對(duì)于數(shù)字示波器來說，通過都會(huì)提供高級(jí)數(shù)學(xué)運(yùn)算功能,，因此可以使用下面的公式計(jì)算導(dǎo)通過程的損耗,。
Eon表示導(dǎo)通過程的損耗能量
Pon表示導(dǎo)通過程的平均損耗功率（有功功率）
Vds、Id分別表示瞬時(shí)電壓和電流
Ts表示開關(guān)周期
t0,、t1表示導(dǎo)通過程的開始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間
關(guān)閉過程損耗
關(guān)閉過程損耗與導(dǎo)通過程損耗計(jì)算方法相同,，區(qū)別是積分的開始與結(jié)束時(shí)間不同。
Eoff表示關(guān)閉過程的損耗能量
Poff表示關(guān)閉過程的平均損耗功率（有功功率）
Vds,、Id分別表示瞬時(shí)電壓和電流
Ts表示開關(guān)周期
t2,、t3表示關(guān)閉過程的開始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間
三、導(dǎo)通損耗
導(dǎo)通狀態(tài)下，開關(guān)管通常會(huì)流過很大的電流,，但開關(guān)管的導(dǎo)通電阻很小,，通常是毫歐級(jí)別，所以導(dǎo)通狀態(tài)下?lián)p耗能量相對(duì)來說是比較少的,，但亦不能忽略,。使用示波器測(cè)量導(dǎo)通損耗，不建議使用電壓乘電流的積分的來計(jì)算,，因?yàn)槭静ㄆ鳠o法準(zhǔn)確測(cè)量導(dǎo)通時(shí)微小電壓,。舉個(gè)例子，開關(guān)管通常關(guān)閉時(shí)電壓為500V,，導(dǎo)通時(shí)為100mV,，假設(shè)示波器的精度為±1‰（這是個(gè)非常牛的指標(biāo)），最小測(cè)量精度為±500mV,，要準(zhǔn)確測(cè)量100mV是不可能的,，甚至有可能測(cè)出來的電壓是負(fù)的（100mV-500mV）。
由于導(dǎo)通時(shí)的微小電壓,，無法準(zhǔn)確測(cè)量,，所以使用電壓乘電流的積分的方法計(jì)算的能量損耗誤差會(huì)很大。相反,，導(dǎo)通時(shí)電流是很大的,，所以能測(cè)量準(zhǔn)確，因此可以使用電流與導(dǎo)通電阻來計(jì)算損耗,，如下面公式：
Econd表示導(dǎo)通狀態(tài)的損耗能量
Pcond表示導(dǎo)通狀態(tài)的平均損耗功率（有功功率）
Id分別表示瞬時(shí)電流
Rds(on)表示開關(guān)管的導(dǎo)通電阻,，在開關(guān)管會(huì)給出該指標(biāo)，如圖3所示
Ts表示開關(guān)周期
t1,、t2表示導(dǎo)通狀態(tài)的開始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間
圖3 導(dǎo)通電阻與電流的關(guān)系
四,、開關(guān)損耗
開關(guān)損耗指的是總體的能量損耗,，由導(dǎo)通過程損耗,、關(guān)閉過程損耗、導(dǎo)通損耗組成,，使用下面公式計(jì)算：
五,、開關(guān)損耗分析插件
高端示波器通常亦集成了開關(guān)損耗分析插件，由于導(dǎo)通狀態(tài)電壓測(cè)量不準(zhǔn)確,，所以導(dǎo)通狀態(tài)的計(jì)算公式是可以修改的,，主要有三種：
● UI，U和I均為測(cè)量值
● I2R,，I為測(cè)量值,，R為導(dǎo)通電阻，由用戶輸入Rds(on)
● UceI，I為測(cè)量值,，Uce為用戶輸入的電壓值,，用于彌補(bǔ)電壓電壓測(cè)不準(zhǔn)的問題。
一般建議使用I2R的公式,，下圖是ZDS4000 Plus的開關(guān)損耗測(cè)試圖,。
圖4 開關(guān)損耗測(cè)試結(jié)果圖
六、總結(jié)
開關(guān)損耗測(cè)試對(duì)于器件評(píng)估非常關(guān)鍵,，通過專業(yè)的電源分析插件,，可以快速有效的對(duì)器件的功率損耗進(jìn)行評(píng)估，相對(duì)于手動(dòng)分析來說,，更加簡(jiǎn)單方便,。對(duì)于MOSFET來說，I2R的導(dǎo)通損耗計(jì)算公式是最好的選擇,。