Page 46 - 电力与能源2024年第五期

578 吴 立，等：双脉冲测试参数设计与四开关 Buck-Boost DC-DC 变换器效率评估

MOSFET 的开关损耗进行了测试，结果见图 6。 看出，随着传输功率的增大，系统传输效率先增大
图 6（a）和图 6（b）分别为单管 SiC-MOSFET 在开 后降低，最大转换效率为 98.7%，估计值与实测值
通和关断情况下的电压电流波形与开关损耗。 相近，表明所设计的双脉冲试验参数可用性较高。
微小的效率误差可能与系统主回路中的寄生电阻
以及器件本身的非线性特性有关。

图 8 Buck-Boost 变换器传输效率估计与试验测试曲线

4 结语

（1）本文介绍了双脉冲测试在电力电子设备
图 6 SiC-MOSFET 单管损耗测试曲线（80 V&4 A）
设计中的重要性，重点分析了脉冲间隔时间与两
通过调节导通电流并记录不同电流下所测得
个脉冲宽度对测试结果的重要性，并给出了脉冲
的损耗值，采用 Matlab 对其进行拟合，得到开关
间隔和脉冲宽度设计的数学模型。同时搭建了基
损耗与导通电流之间的关系，如下所示：
于 SiC-MOSFET 的 四 开 关 Buck-Boost 变 换 器 ，
P On_loss ( μJ )= 0. 381 4i ds - 1. 914i ds + 115 （14）
2
分别对单管和双管并联的工作模式进行了双脉冲
P Off_loss ( μJ )= 0. 087 5i ds + 4. 08i ds + 16 （15）
2
测试，获得了其开关损耗模型。通过 2 kW 测试平
采用同样的方法对双管并联模式下的开关管
台对 Buck-Boost 变换器传输效率进行了测试，试
进行损耗测试，所得损耗曲线与单管模式下的损
验结果与理论估计曲线吻合较好，验证了所搭建
耗曲线相似，相应的开通与关断损耗曲线如图 7 损耗模型的准确性。
所示。 （2）本文设计的双脉冲参数选择数学模型可
以为后续开关管性能测试奠定基础，具有较高的
工程应用价值。

参考文献：
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图 7 SiC-MOSFET 开关损耗曲线
（2）：33-41.
同时，根据所选开关管的导通电阻，计算出开 ［3］ 毛 鹏，缠潇潇，张卫平 . SiC MOSFET 特性分析及驱动
电路研究［J］．电力电子技术，2017，51（9）：24-28.
关的导通损耗 P Con_Loss = 0.086i ds。因此系统总损
2
［4］ Hoffmann K F， Karst J P. High frequency power switch im⁃
耗 P Loss 可表示为 proved performance by MOSFETs and IGBTs connected
P Loss (W )= f s P On_loss + f s P Off_loss + P Con_Loss （16） in parallel［C］∥ 2005 European Conference on Power Elec⁃

tron and Application IEEE，2005：1-11.
根据式（16）可得 2 kW 工况下四开关 Buck-
［5］ 张文亮，余 伟，杨 飞，等 . 开通脉宽对功率半导体器件
Boost 变换器的传输效率如图 8 所示。由图 8 可以 双脉冲测试的影响［J］ 机车电传动，2023（5）：152-161.
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