Pérdida de conmutación (contexto de potencia)

Fórmula

Descripción

Las pérdidas de conmutación ocurren durante los periodos de transición cuando el MOSFET o IGBT no está ni completamente encendido ni completamente apagado. Durante estas transiciones, el conmutador tiene simultáneamente tensión a través de él y corriente a través de él, disipando energía. Cada evento de conmutación (encendido y apagado) contribuye aproximadamente ½ × V × I × tiempo_de_transición de pérdida de energía. Multiplicar por la frecuencia de conmutación da la potencia media disipada. Las pérdidas de conmutación son el mecanismo de pérdida dominante a altas frecuencias e impulsan el compromiso entre la frecuencia de conmutación (tamaño, coste) y la eficiencia.

Variables

• P_sw — Pérdida de potencia media de conmutación (W)
• V — Tensión a través del conmutador durante el estado de apagado (V)
• I — Corriente a través del conmutador durante el estado de encendido (A)
• t_r — Tiempo de subida de encendido (s)
• t_f — Tiempo de bajada de apagado (s)
• f — Frecuencia de conmutación (Hz)

Notas prácticas

Esta aproximación lineal es precisa para convertidores de conmutación dura. Las técnicas de conmutación suave (ZVS, ZCS) pueden reducir las pérdidas de conmutación a casi cero. Los FET de GaN tienen tr + tf de 5-20 ns en comparación con 30-100 ns para el silicio, lo que permite mayores frecuencias con menores pérdidas. La intensidad del controlador de puerta afecta directamente a la velocidad de conmutación: un controlador de puerta más rápido = tiempo de transición más corto = menores pérdidas de conmutación pero mayor EMI.