Perte par Commutation (Contexte Puissance)

Formule

Description

La perte par commutation survient pendant les périodes de transition où le MOSFET ou l'IGBT n'est ni entièrement passant ni entièrement bloqué. Pendant ces transitions, le commutateur présente simultanément une tension à ses bornes et un courant le traversant, dissipant de l'énergie. Chaque événement de commutation (amorçage et blocage) contribue à peu près ½ × V × I × temps_de_transition d'énergie perdue. En multipliant par la fréquence de commutation, on obtient la puissance moyenne dissipée. La perte par commutation est le mécanisme de perte dominant aux fréquences élevées et conditionne le compromis entre la fréquence de commutation (taille, coût) et le rendement.

Variables

• P_sw — Pertes de commutation moyennes (W)
• V — Tension aux bornes de l'interrupteur à l'état bloqué (V)
• I — Courant traversant l'interrupteur à l'état passant (A)
• t_r — Temps de montée à l'amorçage (s)
• t_f — Temps de descente au blocage (s)
• f — Fréquence de découpage (Hz)

Notes pratiques

Cette approximation linéaire est précise pour les convertisseurs à commutation dure. Les techniques de commutation douce (ZVS, ZCS) peuvent réduire la perte par commutation à une valeur quasi nulle. Les FET GaN ont des tr + tf de 5-20 ns contre 30-100 ns pour le silicium, permettant des fréquences plus élevées avec une perte plus faible. La force de la commande de grille affecte directement la vitesse de commutation : commande de grille plus rapide = temps de transition plus court = perte par commutation plus faible mais EMI plus élevées.