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开关器件是开关电源的核心组成部分之一，其性能直接影响到开关电源的效率、稳定性、体积、成本和可靠性。因此，确认电源电路的设计没有超过开关器件所容许的损失是很重要的。忽略或者不重视这个的话，器件可能会导致热破坏。因此，我们通过这篇文章可以了解到SiC MOSFET 的开关电路中开关动作时 SiC MOSFET 产生的功率损失的计算方法。

一、损耗测试电路

作为测量功率器件开关参数的标准方法，有双脉冲测试。测量电路如图1所示。双脉冲测试通过感应负载和电源进行。开关元件的负载大多使用电感器，为了与此条件相同，测试电路也使用电感器。电源用于向电感器供给电压。信号发生器（G）用于输出驱动 SiC MOSFET（Q1）栅极的脉冲。电容器（C1）用于提供瞬间大电流。这是为了补充电源的响应性。

图1、双脉冲测试电路

图2显示具有代表性的双脉冲测试波形。最上面的波形是栅极驱动脉冲，在最初的脉冲下降边缘测量截止参数，在第 2个脉冲的上升边缘测量导通参数。

图2、双脉冲测试波形

图3中显示了关断部分的详细内容。从VGS下降到 90%开始，到VDD下降10%为止，定义为关断时间toff。并且，在这其中，将 VDS 下降到VDD 的 90%为止的延迟时间 td（off）、VDS从 90%到 10%的变化定义为下降时间 tf。（注：VDS 的 10%和90%的表达与 IEC 60747-8 相反）

图3、turn-OFF 时间的定义

图4中表示导通部分的详细内容。从 VGS 上升 10%到 VDD下降 90%的地方定义为导通时间 ton。并且，在这其中，VDS 从VDD 的 10%下降到延迟时间 td（on），VDS 从 10%到 90%变化的地方定义为上升时间 tr。（注：VDS 的 10%和 90%的表达与IEC 60747-8 相反）

图4、turn-ON 时间的定义

图5说明了双脉冲测试各步骤的电流流动。

①：第一步是第一次开启区间。低边SiC MOSFET Q1接通后，电源将向电感器供电。这时流向电感器的电流产生磁场，将电能转换成磁能，并储存在电感器中。由于电感器电流与时间成比例地增加，为了达到所需测试电流（ID），调整该区间的脉冲宽度。

②：第二步是第一次的关断区间。Q1 关断后，电感器中累积的磁能量会作为电流释放出来。电流通过续流二极管再次回流到电感器。这种情况下的续流二极管是高边SiC MOSFET Q2的体二极管。该区间的脉冲宽度尽量缩短，使负载电流尽可能接近一定。此外，还需要确保 Q1 的关机时间，因此设置满足两个条件的时间。

③：第3三步是第 2 次导通区间。Q1 导通后，在 ID 波形中观察到过冲，这是直到前不久，在 Q2 的体二极管中顺向电流导通的电流切换为反阻挡状态时，短时间反向导通的逆恢复电流。这是通过高边 SiC MOSFET 的 ID（Q2）测量的。Q1 接通后，电源再次向电感器供电。然后 ID 从步骤②回流的电流值再次开始增加。脉冲宽度要比第一脉冲短，以免设备因过电流和热量而损坏。此外，因为 Q1 必须确保一定的导通时间，所以设定满足两个条件的时间。

图5、双脉冲测试每一步的电流流动

二、损耗计算

在图1的测试电路中，低边SiC MOSFET 产生的损失有开关损失和导通损失。理想的开关波形中，如图5所示，VDS(Q1)和 ID(Q1)不会延迟，电压和电流会垂直变化。这种状态下不会产生多余的电压和电流，所以不会发生损失。实际上由于寄生电阻和寄生容量的影响会产生延迟，电压和电流波形会像图6那样以 ton、toff 的倾斜变化。这个倾斜部分的电压和电流重叠的部分是开关损失。