Электрика

MOSFET: проводимость, переключение и затвор

Оценивает потери ключа при жёстком ШИМ-переключении постоянного тока и мощность зарядки затвора.

ϟбыстрый расчёт
онлайн

Введите данные

Ток во включённом состоянии

Переключаемое напряжение

RDS(on) при рабочей температуре

мОм

Заполнение ШИМ

Длительность перекрытия при включении

нс

Длительность перекрытия при выключении

нс

Частота переключения

кГц

Заряд затвора при заданном драйвере

нКл

Напряжение драйвера затвора

Данные не отправляются на сервер

Результат

Потери проводимости0,5Вт

Потери перекрытия переключения0,6 Вт

Сумма двух потерь в ключе1,1 Вт

Мощность зарядки затвора от драйвера0,02 Вт

Формула

Как считается результат

Потери проводимости = (current^2*resistance/1000*duty/100) (Вт); Потери перекрытия переключения = (voltage*current*(rise+fall)*frequency*0.000001/2) (Вт); Сумма двух потерь в ключе = (current^2*resistance/1000*duty/100)+(voltage*current*(rise+fall)*frequency*0.000001/2) (Вт); Мощность зарядки затвора от драйвера = charge*drive*frequency*0.000001 (Вт)

Пример с тестовыми данными

Потери проводимости: 0,5 Вт; Потери перекрытия переключения: 0,6 Вт; Сумма двух потерь в ключе: 1,1 Вт; Мощность зарядки затвора от драйвера: 0,02 Вт

О расчёте

Как пользоваться
калькулятором

Оценивает потери ключа при жёстком ШИМ-переключении постоянного тока и мощность зарядки затвора.

Для постоянного тока при включении Pcond=I²RDS·D. При треугольном профиле мгновенной мощности перехода Psw≈VI(tr+tf)fs/2; зарядка затвора от источника драйвера требует Pgate=QgVgfs. Все приставки переводятся в СИ.

01
Подготовьте данные
Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: ток во включённом состоянии в А; переключаемое напряжение в В; rds(on) при рабочей температуре в мОм; заполнение шим в %; длительность перекрытия при включении в нс; длительность перекрытия при выключении в нс; частота переключения в кГц; заряд затвора при заданном драйвере в нКл; напряжение драйвера затвора в В.
02
Проверьте единицы и условия
Жёсткое переключение, постоянный ток на плато, два перехода за период. Времена относятся к перекрытию V и I, не произвольным временам сигнала затвора. Coss, обратное восстановление диода, звон и изменение RDS не учтены; модель не проверяет SOA и безопасность схемы.
03
Прочитайте результат
Проводимость зависит от заполнения, а две переключательные потери растут с частотой. Мощность драйвера не прибавляется автоматически к теплу самого MOSFET: энергия затвора распределяется по сопротивлениям драйвера и затворной цепи.

Подробное объяснение

Как читать результат

Расшифровка показателей, пример вычисления и ограничения метода — без лишних терминов.

Что означают результаты

Проводимость зависит от заполнения, а две переключательные потери растут с частотой. Мощность драйвера не прибавляется автоматически к теплу самого MOSFET: энергия затвора распределяется по сопротивлениям драйвера и затворной цепи.

Когда модель применима

Жёсткое переключение, постоянный ток на плато, два перехода за период. Времена относятся к перекрытию V и I, не произвольным временам сигнала затвора. Coss, обратное восстановление диода, звон и изменение RDS не учтены; модель не проверяет SOA и безопасность схемы.

Разбор по шагам

Пример расчёта

Пример 1

Исходные данные: Ток во включённом состоянии: 10 А; Переключаемое напряжение: 24 В; RDS(on) при рабочей температуре: 10 мОм; Заполнение ШИМ: 50 %; Длительность перекрытия при включении: 20 нс; Длительность перекрытия при выключении: 30 нс; Частота переключения: 100 кГц; Заряд затвора при заданном драйвере: 20 нКл; Напряжение драйвера затвора: 10 В
Вычисление: Для постоянного тока при включении Pcond=I²RDS·D. При треугольном профиле мгновенной мощности перехода Psw≈VI(tr+tf)fs/2; зарядка затвора от источника драйвера требует Pgate=QgVgfs. Все приставки переводятся в СИ. Потери проводимости: ((10)^2 × (10) ÷ 1000 × (50) ÷ 100) = 0,5 Вт. Потери перекрытия переключения: ((24) × (10) × ((20)+(30)) × (100) × 0.000001 ÷ 2) = 0,6 Вт. Сумма двух потерь в ключе: ((10)^2 × (10) ÷ 1000 × (50) ÷ 100)+((24) × (10) × ((20)+(30)) × (100) × 0.000001 ÷ 2) = 1,1 Вт. Мощность зарядки затвора от драйвера: (20) × (10) × (100) × 0.000001 = 0,02 Вт.
Результат: Потери проводимости: 0,5 Вт; Потери перекрытия переключения: 0,6 Вт; Сумма двух потерь в ключе: 1,1 Вт; Мощность зарядки затвора от драйвера: 0,02 Вт

Пример 2

Исходные данные: Ток во включённом состоянии: 10 А; Переключаемое напряжение: 24 В; RDS(on) при рабочей температуре: 10 мОм; Заполнение ШИМ: 50 %; Длительность перекрытия при включении: 20 нс; Длительность перекрытия при выключении: 30 нс; Частота переключения: 200 кГц; Заряд затвора при заданном драйвере: 20 нКл; Напряжение драйвера затвора: 10 В
Вычисление: Потери проводимости: ((10)^2 × (10) ÷ 1000 × (50) ÷ 100) = 0,5 Вт. Потери перекрытия переключения: ((24) × (10) × ((20)+(30)) × (200) × 0.000001 ÷ 2) = 1,2 Вт. Сумма двух потерь в ключе: ((10)^2 × (10) ÷ 1000 × (50) ÷ 100)+((24) × (10) × ((20)+(30)) × (200) × 0.000001 ÷ 2) = 1,7 Вт. Мощность зарядки затвора от драйвера: (20) × (10) × (200) × 0.000001 = 0,04 Вт.
Результат: Потери проводимости: 0,5 Вт; Потери перекрытия переключения: 1,2 Вт; Сумма двух потерь в ключе: 1,7 Вт; Мощность зарядки затвора от драйвера: 0,04 Вт

Этот вариант использует другие исходные данные: Частота переключения — 200. Проводимость зависит от заполнения, а две переключательные потери растут с частотой. Мощность драйвера не прибавляется автоматически к теплу самого MOSFET: энергия затвора распределяется по сопротивлениям драйвера и затворной цепи.

Формула и обозначения

current — ток во включённом состоянии, единица: А.

voltage — переключаемое напряжение, единица: В.

resistance — rds(on) при рабочей температуре, единица: мОм.

duty — заполнение шим, единица: %.

rise — длительность перекрытия при включении, единица: нс.

fall — длительность перекрытия при выключении, единица: нс.

frequency — частота переключения, единица: кГц.

charge — заряд затвора при заданном драйвере, единица: нКл.

drive — напряжение драйвера затвора, единица: В.

Практическое применение

Оценивает потери ключа при жёстком ШИМ-переключении постоянного тока и мощность зарядки затвора. Для постоянного тока при включении Pcond=I²RDS·D. При треугольном профиле мгновенной мощности перехода Psw≈VI(tr+tf)fs/2; зарядка затвора от источника драйвера требует Pgate=QgVgfs. Все приставки переводятся в СИ.

Частые ошибки

Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: ток во включённом состоянии в А; переключаемое напряжение в В; rds(on) при рабочей температуре в мОм; заполнение шим в %; длительность перекрытия при включении в нс; длительность перекрытия при выключении в нс; частота переключения в кГц; заряд затвора при заданном драйвере в нКл; напряжение драйвера затвора в В.

Источники и допущения

Основание расчёта

Метод, правило или ставка сверены с указанным источником. Последняя проверка этой реализации: 2026-09-30.

Жёсткое переключение, постоянный ток на плато, два перехода за период. Времена относятся к перекрытию V и I, не произвольным временам сигнала затвора. Coss, обратное восстановление диода, звон и изменение RDS не учтены; модель не проверяет SOA и безопасность схемы.
Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: ток во включённом состоянии в А; переключаемое напряжение в В; rds(on) при рабочей температуре в мОм; заполнение шим в %; длительность перекрытия при включении в нс; длительность перекрытия при выключении в нс; частота переключения в кГц; заряд затвора при заданном драйвере в нКл; напряжение драйвера затвора в В.

Texas Instruments: компоненты потерь силового MOSFET ↗

Коротко о главном

Вопросы
и ответы

Что показывает «потери проводимости»?＋

Как проверить расчёт на конкретном примере?＋

Ток во включённом состоянии: 10 А; Переключаемое напряжение: 24 В; RDS(on) при рабочей температуре: 10 мОм; Заполнение ШИМ: 50 %; Длительность перекрытия при включении: 20 нс; Длительность перекрытия при выключении: 30 нс; Частота переключения: 100 кГц; Заряд затвора при заданном драйвере: 20 нКл; Напряжение драйвера затвора: 10 В. Потери проводимости: 0,5 Вт; Потери перекрытия переключения: 0,6 Вт; Сумма двух потерь в ключе: 1,1 Вт; Мощность зарядки затвора от драйвера: 0,02 Вт. Для постоянного тока при включении Pcond=I²RDS·D. При треугольном профиле мгновенной мощности перехода Psw≈VI(tr+tf)fs/2; зарядка затвора от источника драйвера требует Pgate=QgVgfs. Все приставки переводятся в СИ.

Какие ограничения есть у метода?＋

Можно ли изменить исходные данные и сравнить варианты?＋

Да. Проводимость зависит от заполнения, а две переключательные потери растут с частотой. Мощность драйвера не прибавляется автоматически к теплу самого MOSFET: энергия затвора распределяется по сопротивлениям драйвера и затворной цепи. Сравнивайте варианты в одинаковых единицах и при неизменных допущениях: Жёсткое переключение, постоянный ток на плато, два перехода за период. Времена относятся к перекрытию V и I, не произвольным временам сигнала затвора. Coss, обратное восстановление диода, звон и изменение RDS не учтены; модель не проверяет SOA и безопасность схемы.