Kalkulator KB-34
Kalkulator strat MOSFET-a
Gdzie w kluczu tracona jest moc i co z tym zrobić: wybrać inny tranzystor czy obniżyć częstotliwość.
Wynik
W skrócie: Obliczanie strat tranzystora polowego MOSFET: przewodzenie i przełączanie, moc i średni prąd sterownika bramki, temperatura struktury na podstawie rezystancji termicznej. Przykład: Straty w tranzystorze: 1,6 W.
Przykład obliczeń
| Prąd drenu | 10 A |
|---|---|
| Rds(on) | 20 mΩ |
| Wypełnienie | 50 % |
| Napięcie | 24 V |
| tr + tf | 50 ns |
| Częstotliwość | 100 kHz |
| Ładunek bramki Qg | 50 nC |
| Napięcie bramki | 10 V |
| Struktura → powietrze | 40 K/W |
| Temperatura powietrza | 25 °C |
| Straty w tranzystorze | 1,6 W |
|---|---|
| Przewodzenie | 1 W |
| Przełączanie | 600 mW |
| W sterowniku bramki | 50 mW |
| Średni prąd bramki | 5 mA |
| Temperatura struktury | 89 °C |
Jak to jest obliczane
Ps = ½ · U · I · (tr + tf) · f
Pg = Qg · Ug · f
W stanie przewodzenia klucz grzeje się jak rezystor, a przy każdym przełączeniu przez krótki czas występują jednocześnie prąd i napięcie. Pierwsza składowa zależy od Rds, druga rośnie wraz z częstotliwością. Wzór na straty przełączania jest uproszczony i nadaje się do szacunków.
Na co zwrócić uwagę
- W wysokiej temperaturze Rds jest wyraźnie większe niż przy 25 °C: często 1,5–2 razy. Sprawdź wykres w karcie katalogowej.
- Najmniejsza wartość Rds zwykle wiąże się z większym ładunkiem bramki. Najlepszy klucz do pracy z wysoką częstotliwością to kompromis.
Często zadawane pytania
Jak obliczyć straty mocy na MOSFET-cie?
Straty przewodzenia: I² · Rds · D. Straty przełączania: ½ · U · I · (tr + tf) · f. Dla 10 A, 20 mΩ, wypełnienia 50%, 24 V, 50 ns i 100 kHz wynoszą odpowiednio 1 W i 0,6 W.
Jaki prąd jest potrzebny do sterowania bramką?
Średni prąd wynosi Qg · f: 50 nC przy 100 kHz daje 5 mA. Jednak szczytowy prąd podczas przełączania sięga amperów: bez sterownika tranzystor przełącza się powoli i się grzeje.
Czy można sterować MOSFET-em bezpośrednio z Arduino?
Tylko tranzystorem z bramką logiczną, którego Rds podano dla 4,5 V, a w przypadku sterowania napięciem 3,3 V — dla 2,5 V, i przy niezbyt wysokiej częstotliwości. Zwykły tranzystor kluczujący przeznaczony do sterowania napięciem 10 V nie otworzy się całkowicie i będzie się przegrzewać.
