功率MOSFET在高频功率变换器中得到广泛应用。在开关频率较高的情形下，开关损耗不仅对变换器总体损耗产生影响，也是变换器电路参数优化、PCB布局所要考虑的重要因素。

目前，已经有相当多的文献研究了MOSFET的开关损耗计算模型。但是解析模型建模过程需要求解复杂微分方程组，使得开关损耗计算过程较为复杂，不利于工程实际应用。而Medici和Pspice等仿真软件虽然可以准确地得出开关损耗，但这是一种耗费时间的方法。而且通常一个变换器系统存在多个器件，显著增加了软件的处理时间和仿真难度，不适合大规模数据处理。

功率MOSFET中的寄生电容与跨导系数具有非线性特征，取值是否合理对损耗计算准确度有明显影响。现有计算方法的跨导系数取值未考虑不同负载电流的情况，且没有给出定量的寄生电容及跨导系数取值方法。

针对以上问题，合肥工业大学光伏系统教育部工程研究中心的研究人员提出了一种考虑寄生参数影响的功率MOSFET开关损耗计算方法。

图1 Pspice仿真电路

该方法考虑了寄生参数的影响，并推导出非线性电容以及跨导系数的取值公式，细分了MOSFET的开关过程，给出开关过程中每个模态转换的标志。为了避免求解复杂微分方程组，采用对电压、电流波形分段线性近似的方式，推导出漏极电流和漏源极电压的上升、下降时间以及简化解析式，得到一种简洁易用的开关损耗计算方法。

图2 本方法结果与Pspice仿真结果比较

研究人员将所提出方法与Pspice模型仿真结果进行对比。所提出方法计算结果可以较好地接近Pspice仿真结果，并能反映出寄生参数变化对于开关损耗的影响趋势。他们指出，相比于已有模型，所提出的方法避免了复杂的微分方程组求解，更加简洁易用。所提出的开关损耗计算方法对于变换器参数优化、PCB布局、散热设计等工程实践具有一定参考价值。

本文编自2021年《电工技术学报》增刊2，论文标题为“考虑寄生参数的功率MOSFET开关损耗简化计算方法”，作者为石新春、马莽原 等。