Калькулятор KB-34
Калькулятор втрат MOSFET
Де втрачається потужність у ключі й що з цим робити: узяти інший транзистор чи знизити частоту.
Результат
Коротко: Розрахунок втрат польового транзистора MOSFET: провідність і перемикання, потужність і середній струм драйвера затвора, температура кристала за тепловим опором. Приклад: Втрати в транзисторі: 1,6 Вт.
Приклад розрахунку
| Струм стоку | 10 А |
|---|---|
| Rds(on) | 20 мОм |
| Заповнення | 50 % |
| Напруга | 24 В |
| tr + tf | 50 нс |
| Частота | 100 кГц |
| Заряд затвора Qg | 50 нКл |
| Напруга затвора | 10 В |
| Кристал → повітря | 40 К/Вт |
| Температура повітря | 25 °C |
| Втрати в транзисторі | 1,6 Вт |
|---|---|
| На провідність | 1 Вт |
| На перемикання | 600 мВт |
| У драйвері затвора | 50 мВт |
| Середній струм затвора | 5 мА |
| Температура кристала | 89 °C |
Як рахується
Ps = ½ · U · I · (tr + tf) · f
Pg = Qg · Ug · f
У відкритому стані ключ гріється як резистор, а за кожного перемикання ще короткий час тримає і струм, і напругу. Перша частина залежить від Rds, друга зростає із частотою. Формула перемикання спрощена й підходить для оцінки.
На що звернути увагу
- У гарячому стані Rds помітно більший, ніж за 25 °C: часто в 1,5–2 рази. Дивіться графік у даташиті.
- Найнижчий Rds зазвичай приходить із великим зарядом затвора. Найкращий ключ для високої частоти знаходиться компромісом.
Часті запитання
Як порахувати втрати на MOSFET?
Провідність: I² · Rds · D. Перемикання: ½ · U · I · (tr + tf) · f. Для 10 А, 20 мОм, заповнення 50 %, 24 В, 50 нс і 100 кГц це 1 Вт і 0,6 Вт.
Який струм потрібен драйверу затвора?
Середній струм дорівнює Qg · f: 50 нКл на 100 кГц дають 5 мА. Але піковий струм під час перемикання сягає амперів: без драйвера транзистор перемикається повільно й гріється.
Чи можна керувати MOSFET просто від Arduino?
Лише транзистором із логічним рівнем, у якого Rds вказано за 4,5 В, а для 3,3 В за 2,5 В, і на невисокій частоті. Звичайний ключ на 10 В відкриється не повністю й перегріється.
