Mosfetlerde anahtarlama kayıplarını nasıl hesaplayacağım ?

Başlatan GaGuLi, 15 Temmuz 2017, 20:15:30

GaGuLi

Hayırlı günler arkadaşlar. Mosfetlerdeki kayıpları hesaplamaya çalışıyorum bu sıralar. Anahtarlama kayıplarını nasıl hesaplamam gerektiğini kavrayamadım. Katalogdaki verileri ve grafikler üzerinden gidelim daha aydınlatıcı olsun inşallah. Kullandığım mosfet IRFZ44N.

Diagramımız sanırım şu :



Benim kurduğum devrede basit olarak şu şekilde (10k direnci temsili bir yük 1ohm olarak düşünelim ki sistemden 12A gibi bir değer aksın ) :



Şimdi hesaplarımızı nasıl yapacağız ?


skara1214

rdson direnci  ile üzerinden geçen akımı kullanacaksın basit güç hesabı.
Herkes ölür ama herkes gerçekten yaşamaz

GaGuLi

O kadar basit değil gibi biraz araştırdımda tam anlayamadım hocam. Ton/trise - Toff/tfall tarzı değerler var hesaplarken integral kullanıyolar vs. Bu işlemleri nasıl yapıyoruz olayın mantığı ne ?

Bu verdiğim devre üzerinden 10 khz pwm sinyali için (Vgs=12v) bir örnek yapalım yükümüz de 1 ohm olsun mesela ?

Epsilon

Ben elektronik mühendisi değilim ancak datasheet bilgilerinden nasıl hesaplandığının açıklaması bu pdf de izah ediliyor
Anlamadığınız yer olursa bildiğim kadarı ile izah ederim.
Bilmediğim yerleride diğer arkadaşlar yardımcı olacağını sanıyorum
http://application-notes.digchip.com/070/70-41484.pdf

skara1214

hocam 1 khz kullandığınızı varsayalım %50 duty cycle ile 12 v 1 ohm olsun bu mantıkla on süresince 12 a continuis akım olsun . bunun karesi 144 amper. irfz44n nin rson direnci 0.05 ohm olsun. burada toplam 7.2 watt enerji harcanır 1 saniyede. %50 duty cycle ile 3.6 watt enerji harcanır(en basit şekilde). burada dikkat ediyorsanız mükembel şekilde açılıp kapandığını var sayıyoruz tabiki bu böyle olmuyor. ton ve toff zamanlarındada enerji harcanıyor. İntegral alarak alttan kala alanı kullanarak oralarıda hesaplamanız gerekiyor.
Herkes ölür ama herkes gerçekten yaşamaz

sovalye

Hocam, mosfetteki dinamik power tuketimi cok azdir. Hatta dis direncten bagimsizdir. Normali dediginiz gibi integral alarak hesaplaniyor ama ugrasildigini gormedim. varsayim yapinca


P= C × dV^2 × f geliyordu. ( C mosfetin yuk kapasidansi(kapasitor bagli olmasina gerek yok. Devrenin bir sonraki adimindaki mosfetin ic kapasidansini yuk olarak gorecektir). dV voltaj degisimi mesela 0dan 5 volta cikiyorsa 5 volt. f de calistiginiz frekans)



skara1214

Herkes ölür ama herkes gerçekten yaşamaz

sovalye

Hocam olmuyor. Arkadas devrenin guc tuketimini sormamis. Mosfetin aciktan kapaliya veya kapalidan aciga gecmek icin harcadigi gucu soruyor. Bu dis dirence bagli degil. Mosfetin surdugu kapasitanca degerine bagli. Eger binlerce mosfetten olusan ic lerden bahsetmiyorsak. Hesaplamaya degecek bir sayi cikmiyor. Digital design dersinde hesaplarken de bu formulu kullaniyorduk.

Epsilon

Aşağıdaki linkte maxim in hesaplamaları var.
1 Mhz anahtarlama frekansında oldukça düşük güçlerde anahtarlama kayıplarından bahsediliyor
(Figure:4 ün altındaki paragrafta örnekle izah ediliyor)

https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/4266

GaGuLi

Anladım demek iletim kayıpları yanında ihmal edilebiliyor bu değer dediğinize göre ? İnceleyeceğim inşallah hocam teşekkür ederim.

sovalye

Hocam isterseniz soyle dusunun.


Icinde 1.5 MILYAR tane cmos olan 4.2 GHz' de calisan islemci 90watt yakiyor.

GaGuLi

Anladım hocam ama o uzun yoldadır :) şaka ediyorum kötü bi espri oldu :) şimdi daha iyi anladım teşekkürler.

sovalye

Hocam 12 volt dediğiniz için normal kullanımda olduğunu farz edip yazdım ama güç elektroniği başlığını şimdi farkettim. Eğer yüksek voltaj, büyük motorlar işin içine giriyorsa onların tepkisini bilmiyorum.


Dijital devrede anahtarlama yaparken mosfetin kendi üzerinde ne kadar güç harcayacağının hesaplaması(mosfetin ne kadar ısınacağı) böyle yapılıyor karışıklık olmasın.


Amacınız buydu değil mi ?

mistek

Anahtarlama kayıpları bazen mosfet iletim direnci üzerinde harcanan güçten daha fazla olabilir. Yüksek frekansta ihmal edilmez.

[/size][size=78%]Linkteki doküman hesaplamaya yardımcı olur. [/size]



http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?baseLiteratureNumber=slyt664
boş işlerin adamı ---- OHM Kanunu: I = V/R ---- Güç Formülü: P = V*I = I^2*R = V^2/R

Epsilon

Bence ,arkadaşın sorusunu tam olarak çözmek ,konuyuda bundan sonraki benzer sorularda referans alınacak cevap olması için sonuna kadar götürelim, örnek bir devrede,Duty On,Off ,Anahtarlama frekansı,Giriş Çıkış Voltajı değerleri gibi tüm değerleri örnek olarak verelim ve  Anahtarlama Kaybı dahil tüm kayıpların hesaplamasını yapalım .
(Hesaplamalarda mutabık kalındıktan sonra ben excel de hesaplanmasını da hazırlayabilirim )