Pérdida de conmutación del MOSFET

P = ½ × V × I × (tr + tf) × f

Respuesta rápida

Esta calculadora resuelve P = 0.5 × V × I × (tr + tf) × f para P. Con Tensión drenador-fuente 12 V, Corriente de drenador 2 A, Tiempo de subida 10 ns, Tiempo de bajada 22 ns, Frecuencia de conmutación 100 kHz, el resultado es 0.0384 W.

Calculadora

Resultado
—

Fórmula

P = 0.5 × V × I × (tr + tf) × f

Descripción

Durante cada transición de conmutación, el MOSFET pasa por su región lineal donde coexisten simultáneamente una tensión y una corriente significativas, lo que provoca disipación de potencia. La energía perdida por transición se aproxima como un triángulo con potencia pico V × I y una duración igual al tiempo de subida o de bajada. La pérdida total de conmutación escala linealmente con la frecuencia, lo que la convierte en el mecanismo de pérdida dominante a altas frecuencias de conmutación. La fuerza del controlador de puerta y la carga de puerta del MOSFET determinan directamente los tiempos de transición y, por tanto, las pérdidas de conmutación.

Variables

  • P — Pérdida media de potencia de conmutación (W)
  • V — Tensión drenador-fuente que se conmuta (V)
  • I — Corriente de drenador que se conmuta (A)
  • tr — Tiempo de subida en el encendido (s)
  • tf — Tiempo de bajada en el apagado (s)
  • f — Frecuencia de conmutación (Hz)

Notas prácticas

Este modelo simplificado no tiene en cuenta la recuperación inversa del diodo de cuerpo, las pérdidas de la capacitancia de salida (Coss) ni las pérdidas de carga de puerta. Para aplicaciones de conmutación dura, la pérdida total del MOSFET = pérdida de conducción + pérdida de conmutación + pérdida del accionamiento de puerta. Las topologías de conmutación suave (ZVS/ZCS) pueden eliminar casi por completo las pérdidas de conmutación.

Símbolos y unidades

Símbolo Significado Unidad por defecto Unidades aceptadas
V Tensión drenador-fuente V pV, nV, µV, mV, V, kV
I Corriente de drenador A pA, nA, µA, mA, A, kA
tr Tiempo de subida ns ps, ns, µs, ms, s, min, h
tf Tiempo de bajada ns ps, ns, µs, ms, s, min, h
f Frecuencia de conmutación kHz Hz, kHz, MHz, GHz

Paso a paso

  1. 1. Datos conocidos: Tensión drenador-fuente 12 V, Corriente de drenador 2 A, Tiempo de subida 10 ns, Tiempo de bajada 22 ns, Frecuencia de conmutación 100 kHz
  2. 2. La relación: P = 0.5 × V × I × (tr + tf) × f
  3. 3. Sustituir: V = 12 V, I = 2 A, tr = 10 ns, tf = 22 ns, f = 100 kHz
  4. 4. Resultado: P = 0.0384 W

Magnitudes relacionadas con los mismos datos

  • P = V × I = 24 W

Ejemplos resueltos

Rango mínimo

Datos: Tensión drenador-fuente 0.33 V, Corriente de drenador 2 mA, Tiempo de subida 100 ps, Tiempo de bajada 0.22 ns, Frecuencia de conmutación 100 Hz

Resultado: P = 1.06 × 10⁻¹¹ W

Rango bajo

Datos: Tensión drenador-fuente 3.3 V, Corriente de drenador 20 mA, Tiempo de subida 1 ns, Tiempo de bajada 2.2 ns, Frecuencia de conmutación 1 kHz

Resultado: P = 1.06 × 10⁻⁷ W

Típico

Datos: Tensión drenador-fuente 12 V, Corriente de drenador 2 A, Tiempo de subida 10 ns, Tiempo de bajada 22 ns, Frecuencia de conmutación 100 kHz

Resultado: P = 0.0384 W

Rango alto

Datos: Tensión drenador-fuente 0.23 kV, Corriente de drenador 100 A, Tiempo de subida 100 ns, Tiempo de bajada 0.22 µs, Frecuencia de conmutación 0.5 MHz

Resultado: P = 1840 W

Rango máximo

Datos: Tensión drenador-fuente 2.3 kV, Corriente de drenador 1 kA, Tiempo de subida 1 µs, Tiempo de bajada 2.2 µs, Frecuencia de conmutación 5 MHz

Resultado: P = 1.84 × 10⁷ W

Cómo varía P con Tensión drenador-fuente

Tensión drenador-fuente (entrada) P (resultado)
1.2 V 0.00384 W
3 V 0.0096 W
6 V 0.0192 W
9 V 0.0288 W
12 V 0.0384 W
18 V 0.0576 W
24 V 0.0768 W
48 V 0.1536 W
84 V 0.2688 W
120 V 0.384 W

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Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula Pérdida de conmutación del MOSFET?

Usa P = 0.5 × V × I × (tr + tf) × f. Con Tensión drenador-fuente 12 V, Corriente de drenador 2 A, Tiempo de subida 10 ns, Tiempo de bajada 22 ns, Frecuencia de conmutación 100 kHz, P resulta 0.0384 W.

¿Cómo se calcula fall time in mosfet?

Despeja P: con Tensión drenador-fuente 3.3 V, Corriente de drenador 20 mA, Tiempo de subida 1 ns, Tiempo de bajada 2.2 ns, Frecuencia de conmutación 1 kHz, P es 1.06 × 10⁻⁷ W.

¿Cuál es la fórmula de Pérdida de conmutación del MOSFET?

La fórmula es P = 0.5 × V × I × (tr + tf) × f. Durante cada transición de conmutación, el MOSFET pasa por su región lineal donde coexisten simultáneamente una tensión y una corriente significativas, lo que provoca disipación de potencia.

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