Perda de Comutação (Contexto de Potência)

Fórmula

Descrição

A perda de comutação ocorre durante os períodos de transição em que o MOSFET ou IGBT não está nem totalmente ligado nem totalmente desligado. Durante estas transições, o comutador tem simultaneamente tensão aos seus terminais e corrente a atravessá-lo, dissipando energia. Cada evento de comutação (ligar e desligar) contribui com cerca de ½ × V × I × tempo_de_transição de perda de energia. Multiplicar pela frequência de comutação dá a potência média dissipada. A perda de comutação é o mecanismo de perda dominante a frequências elevadas e condiciona o compromisso entre a frequência de comutação (tamanho, custo) e a eficiência.

Variáveis

• P_sw — Perda de potência média de comutação (W)
• V — Tensão aos terminais do comutador no estado desligado (V)
• I — Corrente através do comutador no estado ligado (A)
• t_r — Tempo de subida ao ligar (s)
• t_f — Tempo de descida ao desligar (s)
• f — Frequência de comutação (Hz)

Notas Práticas

Esta aproximação linear é exata para conversores de comutação dura. As técnicas de comutação suave (ZVS, ZCS) podem reduzir a perda de comutação para quase zero. Os FETs de GaN têm tr + tf de 5-20 ns em comparação com 30-100 ns do silício, possibilitando frequências mais elevadas com menor perda. A força do comando de porta afeta diretamente a velocidade de comutação: comando de porta mais rápido = tempo de transição mais curto = menor perda de comutação mas maior EMI.