SiC MOSFET：通過波形的線性近似分割來計算損耗的方法

開關(guān)波形的測量方法

通過波形的線性近似分割來計算損耗的方法

根據(jù)測得波形計算功率損耗示例

各種波形的開關(guān)損耗計算示例

各種波形的導(dǎo)通損耗計算示例

SiC MOSFET

通過波形的線性近似分割來計算損耗的方法

通過在線性近似有效范圍內(nèi)對所測得的波形進行分割，可以計算出功率損耗。

導(dǎo)通和關(guān)斷區(qū)間的開關(guān)損耗

首先，計算開通和關(guān)斷時間內(nèi)消耗的功率損耗Pton和Ptoff。波形使用圖1中的示例波形。功率損耗使用表1中的近似公式來計算。由于計算公式會因波形的形狀而有所不同，因此請選擇接近測得波形的近似公式。

在圖1的波形示例中，開通時的波形被分割為兩部分，前半部分（ton1）使用表1中的例2。另外，使用公式ID1?0作為條件。后半部分（ton2）使用例3中的公式VDS2?0。

在圖1中，會因MOSFET的導(dǎo)通電阻和ID而產(chǎn)生電壓VDS2(on)，但如果該電壓遠低于VDS的High電壓，就可以視其為零。

圖1. 開關(guān)損耗波形示例

綜上所述，可以使用下面的公式（1）來近似計算開通時的功率損耗。

同樣，將關(guān)斷時的波形也分為兩部分，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。在圖1中，由于前述的原因，會產(chǎn)生電壓VDS1(off)，但如果該電壓遠低于VDS的High電壓，則將其按“零”處理。這樣，就可以使用下面的公式（2）來近似計算關(guān)斷時的功率損耗。

表1. 各種波形形狀的線性近似法開關(guān)損耗計算公式

導(dǎo)通期間的功率損耗

接下來，我們來計算導(dǎo)通期間消耗的功率損耗。圖2是用來計算導(dǎo)通損耗的波形示例。由于在TON區(qū)間MOSFET是導(dǎo)通的，因此VDS是MOSFET導(dǎo)通電阻和ID的乘積。有關(guān)導(dǎo)通電阻的值，請參閱技術(shù)規(guī)格書。需要從表2中選擇接近該波形形狀的例子并使用其近似公式來計算功率損耗。

圖2. 導(dǎo)通損耗波形示例

在本示例中，我們使用表2中的例1。MOSFET導(dǎo)通期間的導(dǎo)通損耗可以用下面的公式（3）來計算。

表2. 各種波形形狀的線性近似法導(dǎo)通損耗計算公式

MOSFET關(guān)斷時的功率損耗在圖2中位于TOFF區(qū)間，由于MOSFET關(guān)斷時的ID足夠小，因此將功率損耗視為零。

總損耗

如公式（4）所示，MOSFET開關(guān)工作時的總功率損耗為此前計算出的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗之和。

需要注意的是，表1和表2中的每個例子都有“參見附錄”的注釋，在附錄中有每個例子的詳細計算示例。各計算示例將會在后續(xù)的“各種波形的開關(guān)損耗計算示例”和“各種波形的導(dǎo)通損耗計算示例”中出現(xiàn)。