Elektrik ve elektronik

MOSFET kayıp ve kapı sürme hesaplayıcısı

DC veya PWM iletim ve anahtarlama kayıplarını, kapı sürme gücünü ve şarj akımını tahmin edin.

Girdiğiniz değerler

Sonuçlarınız

Tahmini transistör kayıp gücü: —

İletim kaybı: —

Tahmini anahtarlama kaybı: —

Kapı sürme gücü: —

Ortalama kapı besleme akımı: —

Tahmini şarj akımı: —

Formül—

MOSFET ısısını ve kapı sürme gereksinimlerini ayrı ayrı tahmin edin

DC veya PWM çalışmada iletim durumunda sabit akım taşıyan bir MOSFET'in iletim ve anahtarlama kayıplarını tahmin edin. Kapı sürme gücünü ve akımını tahmin etmek için kapı yükü verilerini ekleyin. Model, girdiğiniz direnç katsayısını ve sert anahtarlamadaki gerilim-akım örtüşmesi için birinci dereceden bir hesabı kullanır. Gövde diyodu kaybını, ters toparlanmayı, çıkış kapasitansı kaybını, parazit çınlamayı ve endüktif bir devredeki gerçek akım dalga biçimini kapsamaz.

Adım adım

DC veya PWM seçin. Anahtarlanan gerilim VDS'yi V, iletim durumundaki akımı A, RDS(on) değerini mΩ olarak ve pozitif bir direnç sıcaklık katsayısı girin. Gerçek kapı gerilimine uygun direnç kullanın; kapı sürme gerilimi alanı RDS(on) değerini otomatik düzeltmez.
PWM için doluluk yüzdesini, frekansı kHz ve yükselme ile düşme sürelerini ns olarak girin. Kapı yükü Qg'yi nC, kapı sürme gerilimi VGS'yi V ve hedef kapı şarj süresini ns olarak girin. Birbiriyle uyumlu eleman ve çalışma koşulu verilerini kullanın.
İletim kaybını, anahtarlama kaybını ve bunların toplamı olan transistörün güç kaybını karşılaştırın. Kapı sürme gücünü ve iki akım tahminini ayrı ayrı inceleyin. Transistörün güç kaybını aktarmak için mevcut termal hesaplayıcı bağlantısını kullanın; ardından o eleman ve montaj için termal dirençleri ve ortam koşullarını girin.

Ayarlar ve sınırlar

İletim akımı ve direnç katsayısı: İletim kaybı, akımın karesi ile girilen RDS(on), sıcaklık katsayısı ve doluluk kesrinin çarpımıdır. Akım, PWM ortalaması değil, iletim aralığındaki değerdir. Katsayı direnci doğrudan çarpar; hesaplayıcı bunu sıcaklıktan belirlemez veya elektriksel kayıp ile jonksiyon sıcaklığı arasında yinelemeli hesap yapmaz.
Anahtarlama ve PWM uç noktaları: Sürekli anahtarlanan PWM için örtüşme kaybı yaklaşık olarak anahtarlanan gerilimin yarısı ile iletim akımının, yükselme ve düşme süreleri toplamının ve frekansın çarpımıdır. Yükselme süresi iletim aralığına, düşme süresi kesim aralığına sığmalıdır. Bu modelde DC ve 0% veya 100% doluluk uç noktalarında sürekli anahtarlama kaybı yoktur.
Kapı gücü ve şarj akımı: Kapı sürme gücü Qg × VGS × frekans, ortalama kapı besleme akımı ise Qg × frekanstır. Qg'nin hedef şarj süresine bölünmesi, garanti edilmiş bir tepe sürücü akımını değil, şarj sırasındaki ortalama akımı tahmin eder. Kapı sürme gücü ayrı gösterilir ve bağlantıyla aktarılan transistör ısısına eklenmez.

Uygulamalı örnek

12 V, 5 A iletim akımı, 20 mΩ RDS(on), 1.5 direnç katsayısı, 50% doluluk ve 20 kHz ile PWM seçin. Yükselme ve düşme sürelerini 30 ns, Qg = 25 nC, VGS = 10 V ve şarj süresini 100 ns kullanın. Etkin direnç 30 mΩ olur.

Beklenen sonuç
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

İletim kaybı 0.375 W ve anahtarlama kaybı 0.036 W olup transistör ısısı 0.411 W olur. Kapı sürme gücü 0.005 W, ortalama kapı besleme akımı 0.5 mA ve şarj akımı tahmini 0.25 A'dir. Yalnızca frekansı 100 kHz'e artırmak transistör ısısını 0.555 W'a, kapı sürme gücünü 0.025 W'a çıkarır; iletim kaybı değişmez.

Sorular ve sorun giderme

PWM akım girdisi için ortalama yük akımını kullanabilir miyim?

Denklem iletim durumunda sabit akım bekler ve doluluk oranını ayrı uygular. Doluluğa göre ortalaması alınmış akım girmek, modelde bu akımı tekrar azaltarak iletim kaybının düşük tahmin edilmesine yol açar. Dalgalı veya değişken akım, bu araç dışında uygun bir RMS akım hesabı ya da dalga biçimine dayalı hesap gerektirir.

Tam dolulukta kapı sürme gücü neden sıfır?

Model, tam doluluğu tekrarlanan şarj çevrimleri olmayan sürekli iletim; sıfır doluluğu ise sürekli kesim olarak ele alır. Başlangıç şarjı ve kaçak dahil edilmez. Geçiş süresi doğrulaması yalnızca doluluk iki uç noktanın kesin olarak arasında olduğunda uygulanır.

Küçük bir kayıp sonucu MOSFET'in veya sürücünün uygun olduğunu kanıtlar mı?

Gerçek parçaların gerilim ve akım sınırlarını, güvenli çalışma alanını, kapı gerilimi sınırlarını, sürücü kapasitesini ve termal koşullarını kontrol edin. Tahminler verilen direnç, kapı yükü ve anahtarlama sürelerine bağlıdır; modellenen düşük kayıp, elemanın kendine özgü bu sınırlarını doğrulamaz.