MOSFET/IGBT的开关损耗测验是电源调试中非常关键的环节，但很多工程师对开关损耗的测量还停留在人工计算的感性认知上，PFC MOSFET的开关损耗更是只能依据口口相传的经验反复摸索，那么如何用示波器测试MOS管功率损耗？

一般来说，开关管工作的功率损耗原理图如图 1所示，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，可以忽视不计。

开关波形的测定 

Figure 1 所示的是开关电路和波形监视探头。MOSFET 的漏- 源级间电圧使用差动电圧探头来测定，漏极电流则使用电流探 头来测定。

Figure 2 所示的是各部位波形和功率损耗(阴影部分)。ton表示 Turn on 时间，toff 表示 Turn off 时间，这个区间中 VDS 和 ID 重 合部分发生开关损耗。由于电路中的感性负载，Turn on 时 ID 会先开始变化，待电流变化结束后 VDS 才开始变化。Turn off 时与之相反，VDS 先开始变化，电圧变化结束后 ID才开始变化。 接下来 TON 是指 MOSFET 的 导通区间，ID 和 MOSFET 的导 通电阻会引起导通损耗的产生。 最新的示波器有可以将阴影部分自动演算并显示功率损耗的功 能，如果是没有该功能的型号，就需要根据测定波形来计算。

接下来说明测定时的注意点。首先是示波器的采样数。采样数 较少的话，波形的详细部分会有所遗漏，于是导致测定结果有误差。需要将采样点表示出来来确认是否能正确追踪波形。第 二个注意点，因为电圧探头和电流探头间的延迟时间特性不同， 测定波形中包含该延迟差所导致的误差。如不予以修正，电压和电流间的时间轴方向会错位、Figure 2 的阴影部分面积就不 正确了，会得出大于或小于实际的损耗值结果。为了去除这个 测定系统的延迟差，需要进行纠偏修正 (de-skew)。方法请参考测量仪器操作手册或测定器厂商的技术资料。

波形的近似计算

这里对测定波形用线性近似法来对各个时间范围进行分割从而 计算功率损耗。首先是计算 Turn on 和 Turn off 时间所消耗的 功率损耗 Pton,、Ptoff。功率损耗使用 Table 1 的近似算式来计 算。根据波形的形状不同计算式也各自不同，因此需选择与测定波形相近的算式。

Figure 3 所示的是波形的一个例子，Turn on 时波形分为 2 份，前半部份(ton1)使用 Table 1 的 Case2，其条件使用 ID1≔0 的式子。后半部分(ton2)使用 Case3、VDS2≔0 的式子。Figure 3 中VDS2(on)是 MOSFET 的导通电阻和 ID 引起的电圧差，若与 VDS 的 High 电圧相比很小的话可视为 0。作为结果，Turn on 时的功率损耗可用下式来近似计算：

同样，也将 Turn off 时的波形分为 2 份，前半部分(toff1)使用 Case1、VDS1≔0 的式子。后半部分(toff2)使用 Case8、ID2≔0 的 式子。Figure 3 的 VDS1(off)也是前述相同的理由产生的电圧，若 与 VDS 的 High 电圧相比很小的话可视为 0。作为结果，Turn off 时的功率损耗可用下式来近似计算：

接下来计算的是导通时消耗的功率损耗。Figure 4 所示的 是计 算导通损耗的波形的一个例子。由于 TON 区间内 MOSFET 是 导通状态，VDS 是 MOSFET 导通电阻与 ID的乘积。导通电阻的 值请参考 datasheet。选择 Table 2 的波形的形状相近的算式， 用近似算式来计算功率损耗。 这个例子使用的是 Table 2 的 Case1。导通损耗可根据下式来 计算：

接下来是 MOSFET 在 OFF 时的功率损耗。Figure 4 所示的是 TOFF 的区间，MOSFET 在 OFF 时 ID 十分小因此功率损耗视为 0。 MOSFET 的功率损耗以上计算出的功率损耗的总和。

根据实测开关波形(Figure 5)计算功率损耗。 Turn on时、导通时和Turn off 时的波形放大分别如 Figure 6、 7、8 所示：

Figure 5. 功率损耗的计算所使用的开关波形 罗姆制造 SiC MOSFET SCT3040KR 开关频率 200kHz

Figure 6 是 Turn on 时的波形放大。由于波形中途斜率发生变 化，以大致相同的斜率来分割区间，由于波形较为复杂，划分 方式会比较主观。读出各个区间的开始电圧和电流、结束电圧 和电流、时间，数值代入 Table 1 的式(A)中求得损耗功率。 Turn on 时的计算例如下面所示，分割为编号 t1~t5 的各个区间。

Figure 7 是导通时的波形放大。这里是代入到 Table 1 的式(E) 中计算的损耗功率。MOSFET 的导通电阻使用 datasheet 中的最大值。