Elektro og elektronikk
Kalkulator for MOSFET-tap og gatedrift
Estimer lednings- og svitsjetap for DC eller PWM, gatedriveffekt og ladestrøm.
Dine verdier
Dine resultater
- Estimert transistoreffekt
- —
- Ledningstap
- —
- Estimert svitsjetap
- —
- Gatedriveffekt
- —
- Gjennomsnittlig gatetilførselsstrøm
- —
- Estimert ladestrøm
- —
—Estimer MOSFET-varme og krav til gatedrift separat
Estimer lednings- og svitsjetap for en MOSFET som fører konstant strøm i på-tilstanden ved DC- eller PWM-drift. Legg til gateladningsdata for å estimere effekt og strøm til gatedriften. Modellen bruker en motstandsfaktor du angir og en førsteordens beregning av overlapp ved hard svitsjing. Den utelater tap i kroppsdioden, revers gjenoppretting, tap i utgangskapasitansen, parasittiske svingninger og den faktiske strømbølgeformen i en induktiv krets.
Trinn for trinn
- Velg DC eller PWM. Angi svitsjet spenning VDS i V, strøm i på-tilstanden i A, RDS(on) i mΩ og en positiv temperaturfaktor for motstanden. Bruk motstand som passer til den faktiske gatespenningen; feltet for gatespenning korrigerer ikke RDS(on) automatisk.
- For PWM angir du på-andel i prosent, frekvens i kHz og stige- og falltider i ns. Angi gateladning Qg i nC, gatedrivspenning VGS i V og ønsket gateladetid i ns. Bruk samsvarende data for komponent og driftsbetingelser.
- Sammenlign ledningstap, svitsjetap og summen av disse som transistorens effekttap. Undersøk gatedriveffekten og begge strømestimatene separat. Bruk den eksisterende lenken til varmekalkulatoren for å overføre transistorens effekttap, og angi deretter termiske motstander og omgivelsesforhold for komponenten og monteringen.
Innstillinger og begrensninger
- Strøm i på-tilstanden og motstandsfaktor
- Ledningstap er strømmen i andre potens multiplisert med angitt RDS(on), temperaturfaktor og på-andel. Strømmen er verdien i på-intervallet, ikke PWM-gjennomsnittet. Faktoren multipliserer motstanden direkte; kalkulatoren bestemmer den ikke ut fra temperatur og itererer ikke mellom elektrisk tap og overgangstemperatur.
- Svitsjing og PWM-endepunkter
- For PWM med kontinuerlig svitsjing er overlappstapet omtrent halvparten av den svitsjede spenningen multiplisert med strømmen i på-tilstanden, summen av stige- og falltidene og frekvensen. Stigetiden må få plass i på-intervallet og falltiden i av-intervallet. DC og på-andelens endepunkter 0% eller 100% har ikke kontinuerlig svitsjetap i denne modellen.
- Gateeffekt og ladestrøm
- Gatedriveffekten er Qg × VGS × frekvens, og gjennomsnittlig strøm fra gateforsyningen er Qg × frekvens. Qg delt på ønsket ladetid estimerer gjennomsnittlig strøm under lading, ikke en garantert toppstrøm fra driveren. Gatedriveffekten vises separat og legges ikke til transistorvarmen som overføres via lenken.
Gjennomgått eksempel
Velg PWM med 12 V, 5 A strøm i på-tilstanden, 20 mΩ RDS(on), motstandsfaktor 1.5, 50% på-andel og 20 kHz. Bruk 30 ns stige- og falltider, Qg = 25 nC, VGS = 10 V og 100 ns ladetid. Effektiv motstand er 30 mΩ.
| 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 |
Ledningstapet er 0.375 W og svitsjetapet 0.036 W, som gir transistorvarme på 0.411 W. Gatedriveffekten er 0.005 W, gjennomsnittlig strøm fra gateforsyningen 0.5 mA og ladestrømestimatet 0.25 A. Hvis bare frekvensen økes til 100 kHz, stiger transistorvarmen til 0.555 W og gatedriveffekten til 0.025 W; ledningstapet er uendret.
Spørsmål og feilsøking
Kan jeg bruke gjennomsnittlig belastningsstrøm som PWM-strøminngang?
Ligningen forventer konstant strøm i på-tilstanden og bruker på-andelen separat. Hvis du angir strøm som er midlet over på-andelen, vil modellen redusere denne strømmen en gang til og undervurdere ledningstapet. Rippel eller varierende strøm krever en egnet beregning basert på RMS-strøm eller bølgeform utenfor dette verktøyet.
Hvorfor er gatedriveffekten null ved full på-andel?
Modellen behandler full på-andel som kontinuerlig på, uten gjentatte ladesykluser, og null på-andel som kontinuerlig av. Oppstartslading og lekkasje er ikke inkludert. Kontroll av overgangstider gjelder bare når på-andelen ligger strengt mellom de to endepunktene.
Beviser et lite tapsresultat at en MOSFET eller driver er egnet?
Kontroller spennings- og strømgrenser, sikkert arbeidsområde, gatespenningsgrenser, driverkapasitet og termiske forhold for de faktiske komponentene. Estimatene avhenger av angitt motstand, gateladning og svitsjetider; et lavt modellert tap verifiserer ikke disse komponentspesifikke grensene.