在之前的文章中论述了，如何基于Pspice搭建电控系统功率器件仿真模型，参考链接如下。如果一个仿真系统能够完美的呈现设计师想要的算法，那么就就不需要建模工程师千方百计地去等效，去建模了。所算即所得，那么只要把大量的精力放在器件模型的开发即可。但是仿真软件都是有自己的看家本领，也有自己的软肋。重要的是我们要去摸清每个软件独特的脾气，这样一些“犟驴”软件也能为我们所用。

硬件狗：【抽丝剥茧】基于Pspice的电控系统中功率器件仿真​zhuanlan.zhihu.com

Pspice最大的一个优点就是能够真实的建立电子元器件的模拟模型，由于其SPICE模型都是基于器件参数建立的，那么能够接近真实的反应器件的工作状态。的确，在线性电路，小信号模型的应用中模型的准确性还是很高的。但是，对于开关电源这样的非线性（对于开关器件），大电流注入等一系列条件在计算的时候就很容易不能够收敛。Pspice需要不断调试自己的步长，来尽量使得模型收敛，这又大大延长了模型的计算时间。

在开关电源中，Pspcie不擅长系统级的仿真，但是其仿真的板级开关波形是很接近真实的。这就需要将仿真的仿真步长调到足够的小，这样才能够尽量让模型收敛。如何评估一个控制器功率器件的损耗，进而去评估一个控制器的效率。本案例，介绍了一种基于Mathcad+Pspice协作开发的损耗评估模型。

首先，先大体上了解一个功率器件的损耗是由几部分组成的，本案例的功率器件为MOSFET，在控制器系统中可以通过快速损耗计算公式对MOSFET的损耗进行计算：

硬件狗：【建议收藏】电驱系统中MOSFET损耗快速计算公式​zhuanlan.zhihu.com

在该部分的论述中，其开关损耗的部分，评估过于简单粗略了。开关损耗受到驱动电阻，驱动电压，开关频率，漏极电流，Vds电压等因素相关。这一部分，可以通过Pspice的仿真来确定开关损耗的大小。

由于MOSFET正向导通和反向导通，其导通阻抗都等于rdson，因此MOSFET损耗计算公式可以简化成如下，假定Esw*是正比于Icp* 和 Vdc*的乘积，这个将进一步在Pspice仿真中得到印证，如果不满足该条件需要通过线性拟合的方式重新写该损耗计算公式。

因此，构建了一个单桥臂仿真模型，通过电流源设置为其负载，调节电流源值的大小，仿真出不同电流情况下（DC电压一定），MOSFET的开关损耗。通过外部设置一组脉冲波，控制上下桥臂交替导通，从而观察MOSFET的开关波形以及其损耗。

设置死区时间的大小做参数扫描，可以查看开关波形随着死区时间的不同给变化的情况，下面波形可以看出，随着死区时间的变大，MOSFET级联后产生的脉冲尖峰是一致的，也就是当死区时间大于仿真最小的死区时间，其开关特性不再改变。通过该图可以分析，开关过程中米勒平台的时间以及对开关过程的影响。

基于以上电路，对其负载电流作参数扫描，VDC=110V恒定，可以看到如下随着负载电流变化驱动波形的变化，通过对开关过程的积分可以求出随着电流变化，各开关过程中开关损耗值的大小。

经过数据处理可以得到，一定电压条件下，开关损耗和电流之间的关系，有下图可以看出MOSFET的开关损耗是和电流程线性关系的。同样的，一定的电流条件下，通过改变Vdc，可以看出开关损耗和Vdc的关系也是呈现线性关系。将该仿真参数，带入损耗计算公式可以求出，从而评估整机的功耗。

在本案例中所使用的某几种的仿真和测试结果如下，可以看出，通过该方法的建模能够得到一个比较准确的计算模型。

小结：本文分享了一个基于Mathcad和Pspice的功率管MOSFET建模，通过模型尺度适当的划分和等效，能够较为准确的评估MOSFET开关的损耗。从而为整机效率，散热，损耗提供一定的参考意义。

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