El och elektronik
Kalkylator för MOSFET-förluster och gatedrivning
Uppskatta lednings- och switchförluster för DC eller PWM, gatedriveffekt och laddström.
Dina värden
Dina resultat
- Uppskattad transistorförlust
- —
- Ledningsförlust
- —
- Uppskattad switchförlust
- —
- Gatedriveffekt
- —
- Genomsnittlig gatematningsström
- —
- Uppskattad laddström
- —
—Uppskatta MOSFET-värme och krav på gatedrivning separat
Uppskatta lednings- och omkopplingsförlust för en MOSFET som för konstant ström i ledande tillstånd vid DC- eller PWM-drift. Lägg till gateladdningsdata för att uppskatta gatedrivningens effekt och ström. Modellen använder en resistansfaktor som du anger och en första ordningens överlappsberäkning vid hård omkoppling. Den utesluter förlust i den parasitiska dioden, återhämtning i backriktningen, förlust i utgångskapacitansen, parasitiska oscillationer och den faktiska strömvågformen i en induktiv krets.
Steg för steg
- Välj DC eller PWM. Ange den omkopplade spänningen VDS i V, strömmen i ledande tillstånd i A, RDS(on) i mΩ och en positiv temperaturfaktor för resistansen. Använd en resistans som passar den faktiska gatespänningen; fältet för gatedrivspänning korrigerar inte RDS(on) automatiskt.
- För PWM anger du pulskvoten i procent, frekvensen i kHz och stig- och falltider i ns. Ange gateladdning Qg i nC, gatedrivspänning VGS i V och önskad gateladdningstid i ns. Använd förenliga data för komponent och driftförhållanden.
- Jämför ledningsförlust, omkopplingsförlust och deras summa som transistorns effektförlust. Granska gatedrivningseffekten och båda strömuppskattningarna separat. Använd den befintliga länken till temperaturkalkylatorn för att överföra transistorns effektförlust och ange sedan termiska motstånd och omgivningsförhållanden för komponenten och monteringen.
Inställningar och begränsningar
- Ström i ledande tillstånd och resistansfaktor
- Ledningsförlusten är strömmen i kvadrat gånger angiven RDS(on), temperaturfaktor och pulskvot. Strömmen är värdet under på-intervallet, inte PWM-medelvärdet. Faktorn multiplicerar resistansen direkt; kalkylatorn bestämmer den inte från temperaturen och itererar inte mellan elektrisk förlust och övergångstemperatur.
- Omkoppling och PWM-ändpunkter
- För PWM med kontinuerlig omkoppling är överlappsförlusten ungefär halva den omkopplade spänningen gånger strömmen i ledande tillstånd, summan av stig- och falltiderna och frekvensen. Stigtiden måste rymmas i på-intervallet och falltiden i av-intervallet. DC och pulskvotens ändpunkter 0% eller 100% har ingen kontinuerlig omkopplingsförlust i denna modell.
- Gateeffekt och laddningsström
- Gatedrivningseffekten är Qg × VGS × frekvens och medelströmmen från gatematningen är Qg × frekvens. Qg delat med önskad laddningstid uppskattar medelströmmen under laddning, inte en garanterad toppström från drivkretsen. Gatedrivningseffekten visas separat och läggs inte till den transistorvärme som överförs via länken.
Genomgånget exempel
Välj PWM med 12 V, 5 A ström i ledande tillstånd, 20 mΩ RDS(on), resistansfaktor 1.5, 50% pulskvot och 20 kHz. Använd 30 ns stig- och falltider, Qg = 25 nC, VGS = 10 V och 100 ns laddningstid. Effektiv resistans är 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 |
Ledningsförlusten är 0.375 W och omkopplingsförlusten 0.036 W, vilket ger transistorvärmen 0.411 W. Gatedrivningseffekten är 0.005 W, medelströmmen från gatematningen 0.5 mA och uppskattad laddningsström 0.25 A. Om bara frekvensen ökas till 100 kHz stiger transistorvärmen till 0.555 W och gatedrivningseffekten till 0.025 W; ledningsförlusten är oförändrad.
Frågor och felsökning
Kan jag använda genomsnittlig lastström som PWM-strömindata?
Ekvationen förutsätter konstant ström i ledande tillstånd och tillämpar pulskvoten separat. Om du anger en ström som redan är medelvärdesbildad över pulskvoten minskar modellen strömmen igen och underskattar ledningsförlusten. Rippel eller varierande ström kräver en lämplig beräkning utifrån RMS-ström eller vågform utanför detta verktyg.
Varför är gatedrivningseffekten noll vid full pulskvot?
Modellen behandlar full pulskvot som kontinuerligt på, utan upprepade laddningscykler, och noll pulskvot som kontinuerligt av. Laddning vid start och läckage ingår inte. Kontrollen av övergångstider gäller bara när pulskvoten ligger strikt mellan de två ändpunkterna.
Visar en liten förlust att en MOSFET eller drivkrets är lämplig?
Kontrollera spännings- och strömmärkdata, säkert arbetsområde, gatespänningsgränser, drivkretsens kapacitet och termiska förhållanden för de faktiska delarna. Uppskattningarna beror på angiven resistans, gateladdning och omkopplingstider; en låg modellerad förlust verifierar inte dessa komponentspecifika gränser.