بجلی اور الیکٹرانکس
MOSFET نقصانات اور گیٹ ڈرائیو کیلکولیٹر
DC یا PWM ترسیلی اور سوئچنگ نقصانات، گیٹ ڈرائیو طاقت اور چارجنگ کرنٹ کا اندازہ لگائیں۔
درج کردہ قدریں
آپ کے نتائج
- ٹرانزسٹر طاقت کے نقصان کا اندازہ
- —
- ترسیلی نقصان
- —
- سوئچنگ نقصان کا اندازہ
- —
- گیٹ ڈرائیو طاقت
- —
- گیٹ سپلائی کا اوسط کرنٹ
- —
- چارجنگ کرنٹ کا اندازہ
- —
—MOSFET کی حرارت اور گیٹ ڈرائیو کی ضروریات الگ الگ معلوم کریں
DC یا PWM عمل میں آن حالت کے دوران مستقل کرنٹ لے جانے والے MOSFET کے ترسیل اور سوئچنگ کے ضیاع کا تخمینہ لگائیں۔ گیٹ ڈرائیو کی طاقت اور کرنٹ معلوم کرنے کے لیے گیٹ چارج کا ڈیٹا شامل کریں۔ ماڈل آپ کا درج کردہ مزاحمتی عامل اور سخت سوئچنگ کے دوران وولٹیج اور کرنٹ کے بیک وقت موجود ہونے کا اوّل درجے کا حساب استعمال کرتا ہے۔ اس میں باڈی ڈایوڈ کا ضیاع، معکوس بحالی، آؤٹ پٹ کیپیسٹنس کا ضیاع، طفیلی ارتعاش اور انڈکٹیو سرکٹ میں کرنٹ کی حقیقی موج شامل نہیں۔
مرحلہ وار رہنمائی
- DC یا PWM منتخب کریں۔ سوئچ ہونے والا وولٹیج VDS، V میں؛ آن حالت کا کرنٹ A میں؛ RDS(on)، mΩ میں؛ اور مزاحمت کا مثبت درجۂ حرارت عامل درج کریں۔ حقیقی گیٹ وولٹیج کے مطابق مزاحمت استعمال کریں؛ گیٹ ڈرائیو وولٹیج کا خانہ RDS(on) کو خودکار طور پر درست نہیں کرتا۔
- PWM کے لیے ڈیوٹی کا فیصد، فریکوئنسی kHz میں اور بڑھنے اور گرنے کے اوقات ns میں درج کریں۔ گیٹ چارج Qg کو nC میں، گیٹ ڈرائیو وولٹیج VGS کو V میں اور مطلوبہ گیٹ چارجنگ وقت ns میں درج کریں۔ آلے اور عملی شرائط کا باہم موافق ڈیٹا استعمال کریں۔
- ترسیل کے ضیاع، سوئچنگ کے ضیاع اور ٹرانزسٹر میں ان کی مجموعی تحلیل شدہ طاقت کا موازنہ کریں۔ گیٹ ڈرائیو کی طاقت اور کرنٹ کے دونوں تخمینے الگ دیکھیں۔ ٹرانزسٹر کی تحلیل شدہ طاقت منتقل کرنے کے لیے موجودہ حرارتی کیلکولیٹر کا لنک استعمال کریں، پھر اس آلے اور اسمبلی کی حرارتی مزاحمتیں اور محیطی شرائط فراہم کریں۔
ترتیبات اور حدود
- آن حالت کا کرنٹ اور مزاحمتی عامل
- ترسیل کا ضیاع کرنٹ کے مربع کو درج کردہ RDS(on)، درجۂ حرارت کے عامل اور ڈیوٹی کے کسری حصے سے ضرب دینے پر ملتا ہے۔ کرنٹ سے مراد آن وقفے کی قدر ہے، PWM کی اوسط نہیں۔ عامل براہ راست مزاحمت کو ضرب دیتا ہے؛ کیلکولیٹر اسے درجۂ حرارت سے اخذ نہیں کرتا اور نہ ہی برقی ضیاع اور جنکشن کے درجۂ حرارت کے درمیان تکراری حساب کرتا ہے۔
- سوئچنگ اور PWM ڈیوٹی کے انتہائی سرے
- مسلسل سوئچ ہونے والے PWM کے لیے وولٹیج اور کرنٹ کے بیک وقت موجود ہونے سے پیدا ہونے والا ضیاع تقریباً سوئچ ہونے والے وولٹیج کے نصف، آن حالت کے کرنٹ، بڑھنے اور گرنے کے اوقات کے مجموعے اور فریکوئنسی کے حاصل ضرب کے برابر ہے۔ بڑھنے کا وقت آن وقفے اور گرنے کا وقت آف وقفے کے اندر ہونا چاہیے۔ اس ماڈل میں DC اور 0% یا 100% ڈیوٹی کے انتہائی سروں پر مسلسل سوئچنگ کا ضیاع نہیں ہوتا۔
- گیٹ کی طاقت اور چارجنگ کرنٹ
- گیٹ ڈرائیو کی طاقت Qg × VGS × فریکوئنسی ہے اور گیٹ سپلائی کا اوسط کرنٹ Qg × فریکوئنسی ہے۔ Qg کو مطلوبہ چارجنگ وقت سے تقسیم کرنے سے چارجنگ کے دوران اوسط کرنٹ کا تخمینہ ملتا ہے، ڈرائیور کے چوٹی کرنٹ کی ضمانت نہیں۔ گیٹ ڈرائیو کی طاقت الگ دکھائی جاتی ہے اور اسے لنک کے ذریعے منتقل ہونے والی ٹرانزسٹر کی حرارت میں شامل نہیں کیا جاتا۔
عملی مثال
PWM کے لیے 12 V، آن حالت کا کرنٹ 5 A، RDS(on) کی قدر 20 mΩ، مزاحمتی عامل 1.5، ڈیوٹی 50% اور 20 kHz منتخب کریں۔ بڑھنے اور گرنے کے اوقات 30 ns، Qg = 25 nC، VGS = 10 V اور چارجنگ وقت 100 ns استعمال کریں۔ مؤثر مزاحمت 30 mΩ ہے۔
| 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 |
ترسیل کا ضیاع 0.375 W اور سوئچنگ کا ضیاع 0.036 W ہے، اس لیے ٹرانزسٹر کی حرارت 0.411 W ہے۔ گیٹ ڈرائیو کی طاقت 0.005 W، گیٹ سپلائی کا اوسط کرنٹ 0.5 mA اور چارجنگ کرنٹ کا تخمینہ 0.25 A ہے۔ صرف فریکوئنسی 100 kHz کرنے سے ٹرانزسٹر کی حرارت 0.555 W اور گیٹ ڈرائیو کی طاقت 0.025 W ہو جاتی ہے؛ ترسیل کا ضیاع نہیں بدلتا۔
سوالات اور مسائل کا حل
کیا میں PWM کرنٹ کے ان پٹ میں لوڈ کا اوسط کرنٹ استعمال کر سکتا ہوں؟
مساوات آن حالت کا مستقل کرنٹ فرض کرتی ہے اور ڈیوٹی الگ لاگو کرتی ہے۔ ڈیوٹی کے لحاظ سے اوسط شدہ کرنٹ درج کرنے سے ماڈل میں یہ کرنٹ دوبارہ کم ہوگا اور ترسیل کا ضیاع اصل سے کم اندازہ ہوگا۔ کرنٹ میں لہری پن یا تبدیلی کے لیے اس ٹول سے باہر مناسب RMS کرنٹ یا موج پر مبنی حساب درکار ہے۔
مکمل ڈیوٹی پر گیٹ ڈرائیو کی طاقت صفر کیوں ہے؟
ماڈل مکمل ڈیوٹی کو مسلسل آن حالت سمجھتا ہے، جس میں بار بار چارجنگ نہیں ہوتی، اور صفر ڈیوٹی کو مسلسل آف حالت سمجھتا ہے۔ آغاز کی چارجنگ اور رساؤ شامل نہیں۔ تبدیلی کے وقت کی جانچ صرف تب لاگو ہوتی ہے جب ڈیوٹی دونوں انتہائی سروں کے درمیان ہو اور کسی سرے کے برابر نہ ہو۔
کیا کم ضیاع کا نتیجہ ثابت کرتا ہے کہ MOSFET یا ڈرائیور موزوں ہے؟
حقیقی پرزوں کے وولٹیج اور کرنٹ کی مقررہ حدیں، محفوظ عملی علاقہ، گیٹ وولٹیج کی حدود، ڈرائیور کی صلاحیت اور حرارتی شرائط جانچیں۔ تخمینے فراہم کردہ مزاحمت، گیٹ چارج اور سوئچنگ اوقات پر منحصر ہیں؛ کم ماڈل کردہ ضیاع ان آلہ مخصوص حدود کی تصدیق نہیں کرتا۔