开关器件损耗软件（开关损耗是电力电子器件功率损耗的主要成因）

本文目录一览：

• 1、如何用数字示波器测试开关电源及设置
• 2、开关电源的损耗怎么计算
• 3、如何定义通态损耗和断态损耗？
• 4、在plecs中建立igbt模块的开关损耗三维查询表，其中电压指的是什么

如何用数字示波器测试开关电源及设置

从传统的模拟型电源到高效的开关电源，电源的种类和大小千差万别。它们都要面对复杂、动态的工作环境。设备负载和需求可能在瞬间发生很大变化。即使是“迹乱日用的”开关电源，也要能够承受远远超过其平均工作电平的瞬间峰值。设计电源或系统中要使用电源的工程师需要了解在静态条件以及最差条件下电源的工作情况。

　过去，要描述电源的行为特征，就意味着要使用数字万用表测量静态电流和电压，并用计算器或PC进行艰苦的计算。今天，大多数工程师转而将示波器作为他们的首选电源测量平台。现代示波器可以配备集成的电源测量和分析软件，简化了设置，并使得动态测量更为容易。用户可以定制关键参数、自动计算，并能在数秒钟内看到结果，而不只是原始数据。

　电源设计问题及其测量需求

　理想情况下，每部电源都应该像为它设计的数学模型那样地工作。但在现实世界中，元器件是有缺陷的，负载会变化，供电电源可能失真，环境变化会改变性能。而且，不断变化的性能和成本要求也使电源设计更加复杂。考虑这些问题：

　电源在额定功率之外能维持多少瓦的功率？能持续多长时间？电源散发多少热量？过热时会怎样？它需要多少冷却气流？负载电流大幅增加时会怎样？设备能保持额定输出电压吗？电源如何应对输出端的完全短路？电源的输入电压变化时会怎样？

　设计人员需要研制占用空间更少、降低热量、缩减制造成本、满足更严格的EMI/EMC标准的电源。只有一套严格的测量体系才能让工程师达到这些目标。

　示波器和电源测量

　对那些习惯于用示波器进行高带宽测量的人来说，电源测量可能很简单，因为其频率相对较低。实际上，电源测量中也有很多高速电路设计师从来不必面对的挑战。

　整个开关设备的电压可能很高，而且是“浮动的”，也就是说，不接地。信号的脉冲姿拦档宽度、周期、频率和占空比都会变化。必须如实捕获并分析波形，发现波形的异常。这对示波器的要求是苛刻的。多种探头——同时需要单端探头、差分探头以及电流探头。仪器必须有较大的存储器，以提供长时间低频采集结果的记录空间。并且可能要求在一次采集中捕获幅度相差很大的不同信号。

　开关电源基础

　大多数现代系统中主流的直流电源体系结构是开关电源(SMPS)，它因为能够有效地应对变化负载而众所周知。典型SMPS的电能信号路径包括无源器件、有源器件和磁性元件。SMPS尽可能少地使用损耗性元器件(如电阻和线性晶体管)，而主要使用(理想情况下)无损耗的元器件：开关晶体管、电容和磁性元件。

　SMPS设备还有一个控制部分，其中包括脉宽调制调节器脉频调制调节器以及反馈环路1等组成部分。控制部分衡枝可能有自己的电源。图1是简化的SMPS示意图，图中显示了电能转换部分，包括有源器件、无源器件以及磁性元件。

　SMPS技术使用了金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)与绝缘栅双极晶体管(IGBT)等功率半导体开关器件。

这些器件开关时间短，能承受不稳定的电压尖峰。同样重要的是，它们不论在开通还是断开状态，消耗的能量都极少，效率高而发热低。开关器件在很大程度上决定了SMPS的总体性能。对开关器件的主要测量包括：开关损耗、平均功率损耗、安全工作区及其他。

准备进行电源测量

　准备进行开关电源的测量时，一定要选择合适的工具，并且设置这些工具，使它们能够准确、可重复地工作。当然示波器必须具备基本的带宽和采样速率，以适应SMPS的开关频率。电源测量最少需要两个通道，一个用于电压，一个用于电流。有些设施同样重要，它们可以使电源测量更容易、更可靠。下面是一部分要考虑的事项：

仪器能在同一次采集中处理开关器件的开通和断开电压吗？这些信号的比例可能达到100,000:1。

　有可靠、准确的电压探头和电流探头吗？有可以校正它们的不同延迟的有效方法吗？

　有没有有效的方法来将探头的静态噪声降至最低？

　仪器能够配备足够的记录长度，以很高的采样速率捕获较长的完整工频波形吗？

　这些特征是进行有意义且有效的电源设计测量的基础。

　测量一次采集中的100伏和100毫伏电压

　要测量开关器件的开关损耗和平均功率损耗，示波器首先必须分别确定在断开和开通时开关器件上的电压。

　数字示波器测试开关电源如何使用

在AC/DC变流器中，开关器件上的电压动态范围非常大。开通状态下开关器件上通过的电压取决于开关器件的类型。在图2所示的MOSFET管中，开通电压为导通电阻和电流的乘积。在双极结型晶体管(BJT)和IGBT器件中，该电压主要取决于饱和导通压(VCEsat)。断开状态的电压取决于工作输入电压和开关变换器的拓扑。为计算设备设计的典型直流电源使用80Vrms到264Vrms之间的通用市电电压。

为了准确地进行开关器件电源测量，必须先测量断开和开通电压。然而，典型的8位数字示波器的动态范围不足以在同一个采集周期中既准确采集开通期间的毫伏级信号，又准确采集断开期间出现的高电压。要捕获该信号，示波器的垂直范围应设为每分度100伏。在此设置下，示波器可以接受高达1000V的电压，这样就可以采集700V的信号而不会使示波器过载。使用该设置的问题在于最大灵敏度(能解析的最小信号幅度)变成了1000/256，即约为4V。

　在最高输入电压下开关器件上的断开状态电压(TP1和TP2之间)可能高达750V。在开通状态，相同端子间的电压可能在几毫伏到大约1伏之间。图3显示了开关器件的典型信号特性。

　数字示波器测试开关电源如何使用

泰克DPOPWR软件解决了这个问题，用户可以把设备技术数据中的RDSON或VCEsat值输入图4所示的测量菜单中。如果被测电压位于示波器的灵敏度范围内，DPOPWR也可以使用采集的数据进行计算，而不是使用手动输入的值。

开关电源的损耗怎么计算

需要知道开关电源的负载电流或负载功率以旦族及开关电源的效率。

一般开关电源的效率（220v-48v）大于80%，效率以80%计算，它的功耗就等于负载功率/80%。

名词解释亮迟袭：

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。

开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。

开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在安防监控，节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要敬兄的意义。

主要特点

开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。

1、体积小、重量轻：由于没有工频变压器，所以体积和重量只有线性电源的20～30%。

2、功耗小、效率高：功率晶体管工作在开关状态，所以晶体管上的功耗小，转 化效率高，一般为60～70%，而线性电电源只有30～40%。

工作条件

1、开关：电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态

2、高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频

3、直流：开关电源输出的是直流而不是交流

如何定义通态损耗和断态损耗？

通态损耗要看电流的，断态主要看漏电流。

开关器件在导通时的损耗（器件具体损耗要看手册并且根据提供者给出的软件仿真测试），除了开关器件，电力二极管在导通和恢复过程中也有很大的能量损耗。

主要有开通、关断、通态损耗。另外，si的二极管有反向恢复损耗，sic SBD没有二极管的反向恢复损耗。在zvs的时候没有开通损耗，zcs的时候没有关断损耗。

附加损耗

附加损耗又分为微弯损耗、弯曲损耗光纤线路中的接续损耗和光器件之间的耦合损耗等几种。

附加损耗是在光纤的铺设过程中人为造成的。在实际应用中，不可避免地要将光纤一根一根连接起来，光纤链槐掘戚接散慎会产生损耗。光纤微小弯曲、挤压、拉铅陵伸受力也会引起损耗，这些都是光纤使用条件引起的损耗。究其主要原因是在这些条件下，光纤纤芯中的传输模式发生了变化。附加损耗是可以尽量减小甚至避免的。

在plecs中建立igbt模块的开关损耗三维查询表，其中电压指的是什么

（1）开关频率：频率越高损耗越大，所以大多数IGBT开关频率上线为几十K（根据型号有所浮动）。 （2）栅射极电压：电压要适当，不宜过高和过低，一般为-10V到+15V。 （3）栅极电阻：栅极电阻对损耗影响比较大，电阻手此取值磨薯亩大小和开关频率以及管子自身特性相关。一般来说，开通频率较大，栅极电阻阻值较大，频率瞎森小，电阻阻值小。大都为几欧姆到几十欧姆之间。需要根据具体试用管子情况和频率等因素来决定。

关键词：开关器件