Калькулятор KB-34
Калькулятор потерь MOSFET
Где теряется мощность в ключе и что с этим делать: взять другой транзистор или снизить частоту.
Результат
Коротко: Расчёт потерь полевого транзистора MOSFET: проводимость и переключение, мощность и средний ток драйвера затвора, температура кристалла по тепловому сопротивлению. Пример: Потери в транзисторе: 1,6 Вт.
Пример расчёта
| Ток стока | 10 А |
|---|---|
| Rds(on) | 20 мОм |
| Заполнение | 50 % |
| Напряжение | 24 В |
| tr + tf | 50 нс |
| Частота | 100 кГц |
| Заряд затвора Qg | 50 нКл |
| Напряжение затвора | 10 В |
| Кристалл → воздух | 40 К/Вт |
| Температура воздуха | 25 °C |
| Потери в транзисторе | 1,6 Вт |
|---|---|
| На проводимость | 1 Вт |
| На переключение | 600 мВт |
| В драйвере затвора | 50 мВт |
| Средний ток затвора | 5 мА |
| Температура кристалла | 89 °C |
Как считается
Ps = ½ · U · I · (tr + tf) · f
Pg = Qg · Ug · f
В открытом состоянии ключ греется как резистор, а при каждом переключении ещё короткое время держит и ток, и напряжение. Первая часть зависит от Rds, вторая растёт с частотой. Формула переключения упрощённая и подходит для оценки.
На что обратить внимание
- В горячем состоянии Rds заметно больше, чем при 25 °C: часто в 1,5–2 раза. Смотрите график в даташите.
- Самый низкий Rds обычно приходит с большим зарядом затвора. Лучший ключ для высокой частоты находится компромиссом.
Частые вопросы
Как посчитать потери на MOSFET?
Проводимость: I² · Rds · D. Переключение: ½ · U · I · (tr + tf) · f. Для 10 А, 20 мОм, заполнения 50 %, 24 В, 50 нс и 100 кГц это 1 Вт и 0,6 Вт.
Какой ток нужен драйверу затвора?
Средний ток равен Qg · f: 50 нКл на 100 кГц дают 5 мА. Но пиковый ток при переключении достигает ампер: без драйвера транзистор переключается медленно и греется.
Можно ли управлять MOSFET прямо от Arduino?
Только транзистором с логическим уровнем, у которого Rds указан при 4,5 В, а для 3,3 В при 2,5 В, и на невысокой частоте. Обычный ключ на 10 В откроется не полностью и перегреется.
