Rechner KB-34
MOSFET-Verlustleistungsrechner
Wo im Schalter Leistung verloren geht und was man dagegen tun kann: einen anderen Transistor nehmen oder die Frequenz senken.
Ergebnis
Kurz gesagt: Berechnung der Verluste eines MOSFETs: Leitungs- und Schaltverluste, Leistung und mittlerer Gate-Treiberstrom sowie Sperrschichttemperatur anhand des Wärmewiderstands.
Berechnung
Ps = ½ · U · I · (tr + tf) · f
Pg = Qg · Ug · f
Im eingeschalteten Zustand erwärmt sich der Schalter wie ein Widerstand. Bei jedem Schaltvorgang liegen außerdem kurzzeitig gleichzeitig Strom und Spannung an. Der erste Anteil hängt von Rds ab, der zweite steigt mit der Frequenz. Die Schaltformel ist vereinfacht und eignet sich zur Abschätzung.
Worauf Sie achten sollten
- Im warmen Zustand ist Rds deutlich höher als bei 25 °C: oft um den Faktor 1,5–2. Sehen Sie sich das Diagramm im Datenblatt an.
- Der niedrigste Rds geht meist mit einer höheren Gate-Ladung einher. Für hohe Frequenzen ist der beste Schalter ein Kompromiss.
Häufige Fragen
Wie berechnet man die Verluste eines MOSFETs?
Leitverluste: I² · Rds · D. Schaltverluste: ½ · U · I · (tr + tf) · f. Bei 10 A, 20 mΩ, 50 % Tastgrad, 24 V, 50 ns und 100 kHz sind das 1 W und 0,6 W.
Welchen Strom braucht ein Gate-Treiber?
Der mittlere Strom beträgt Qg · f: 50 nC bei 100 kHz ergeben 5 mA. Beim Schalten erreicht der Spitzenstrom aber Ampere: Ohne Treiber schaltet der Transistor langsam und wird warm.
Kann man einen MOSFET direkt mit einem Arduino ansteuern?
Nur einen Logic-Level-Transistor, dessen Rds bei 4,5 V angegeben ist – bei 3,3 V muss der Wert bei 2,5 V angegeben sein – und nur bei niedriger Frequenz. Ein gewöhnlicher Schalter für 10 V wird nicht vollständig durchgesteuert und überhitzt.
