El og elektronik

Beregner til MOSFET-tab og gatedrift

Estimér DC- eller PWM-lednings- og koblingstab, gatedriveffekt og ladestrøm.

Dine værdier

Dine resultater

Estimeret transistortab: —

Ledningstab: —

Estimeret koblingstab: —

Gatedriveffekt: —

Gennemsnitlig gateforsyningsstrøm: —

Estimeret ladestrøm: —

Formel—

Estimér MOSFET-varme og krav til gatedrivning separat

Estimér lednings- og omkoblingstab for en MOSFET, der fører konstant strøm i tændt tilstand ved DC- eller PWM-drift. Tilføj data for gateladning for at estimere gatedrivningens effekt og strøm. Modellen bruger en modstandsfaktor, du indtaster, og en førsteordensberegning af overlap ved hård omkobling. Den udelader tab i den parasitiske diode, genopretning i spærreretningen, tab i udgangskapacitansen, parasitiske svingninger og den faktiske strømbølgeform i en induktiv kreds.

Trin for trin

Vælg DC eller PWM. Indtast den omkoblede spænding VDS i V, strøm i tændt tilstand i A, RDS(on) i mΩ og en positiv temperaturfaktor for modstanden. Brug en modstand, der passer til den faktiske gatespænding; feltet for gatedrivspænding korrigerer ikke automatisk RDS(on).
For PWM indtaster du udfyldningsgrad i procent, frekvens i kHz samt stige- og faldtider i ns. Indtast gateladning Qg i nC, gatedrivspænding VGS i V og ønsket gateladetid i ns. Brug forenelige data for komponent og driftsforhold.
Sammenlign ledningstab, omkoblingstab og deres sum som transistorens effekttab. Undersøg gatedrivningseffekten og begge strømestimater separat. Brug det eksisterende link til temperaturberegneren til at overføre transistorens effekttab, og angiv derefter termiske modstande og omgivelsesforhold for komponenten og monteringen.

Indstillinger og begrænsninger

Strøm i tændt tilstand og modstandsfaktor: Ledningstab er strømmen i anden potens ganget med indtastet RDS(on), temperaturfaktor og udfyldningsgrad. Strømmen er værdien i det tændte interval, ikke PWM-gennemsnittet. Faktoren ganger modstanden direkte; beregneren bestemmer den ikke ud fra temperaturen og itererer ikke mellem elektrisk tab og overgangstemperatur.
Omkobling og PWM-endepunkter: For PWM med kontinuerlig omkobling er overlaptabet cirka halvdelen af den omkoblede spænding ganget med strømmen i tændt tilstand, summen af stige- og faldtiderne og frekvensen. Stigetiden skal kunne være i det tændte interval og faldtiden i det slukkede interval. DC og udfyldningsgradens endepunkter 0% eller 100% har intet kontinuerligt omkoblingstab i denne model.
Gateeffekt og ladestrøm: Gatedrivningseffekten er Qg × VGS × frekvens, og den gennemsnitlige strøm fra gateforsyningen er Qg × frekvens. Qg divideret med ønsket ladetid estimerer gennemsnitsstrømmen under opladning, ikke en garanteret spidsstrøm fra driveren. Gatedrivningseffekten vises separat og lægges ikke til transistorvarmen, der overføres via linket.

Gennemgået eksempel

Vælg PWM med 12 V, 5 A strøm i tændt tilstand, 20 mΩ RDS(on), modstandsfaktor 1.5, 50% udfyldningsgrad og 20 kHz. Brug 30 ns stige- og faldtider, Qg = 25 nC, VGS = 10 V og 100 ns ladetid. Den effektive modstand er 30 mΩ.

Forventet resultat
f	D	Pcond	Psw	PFET	Pgate
20 kHz	50%	0.375 W	0.036 W	0.411 W	0.005 W
100 kHz	50%	0.375 W	0.18 W	0.555 W	0.025 W
DC	100%	0.75 W	0 W	0.75 W	0 W

Ledningstabet er 0.375 W og omkoblingstabet 0.036 W, hvilket giver transistorvarme på 0.411 W. Gatedrivningseffekten er 0.005 W, den gennemsnitlige strøm fra gateforsyningen 0.5 mA og ladestrømsestimatet 0.25 A. Øges kun frekvensen til 100 kHz, stiger transistorvarmen til 0.555 W og gatedrivningseffekten til 0.025 W; ledningstabet er uændret.

Spørgsmål og fejlfinding

Kan jeg bruge gennemsnitlig belastningsstrøm som PWM-strøminddata?

Ligningen forudsætter konstant strøm i tændt tilstand og anvender udfyldningsgraden separat. Hvis du indtaster en strøm, der allerede er gennemsnitsberegnet over udfyldningsgraden, reducerer modellen denne strøm igen og undervurderer ledningstabet. Rippel eller varierende strøm kræver en passende beregning baseret på RMS-strøm eller bølgeform uden for dette værktøj.

Hvorfor er gatedrivningseffekten nul ved fuld udfyldningsgrad?

Modellen behandler fuld udfyldningsgrad som konstant tændt uden gentagne opladningscyklusser og nul udfyldningsgrad som konstant slukket. Opstartsopladning og lækage er ikke medtaget. Kontrol af overgangstider gælder kun, når udfyldningsgraden ligger strengt mellem de to endepunkter.

Beviser et lille tabsresultat, at en MOSFET eller driver er egnet?

Kontrollér spændings- og strømgrænser, sikkert arbejdsområde, gatespændingsgrænser, driverkapacitet og termiske forhold for de faktiske dele. Estimaterne afhænger af angivet modstand, gateladning og omkoblingstider; et lavt modelleret tab verificerer ikke disse komponentspecifikke grænser.