Het schakelen van verliezen in MOSFET-gebaseerde converters heeft een significante invloed op efficiëntie en thermisch beheer. Een juiste berekening en minimale vermindering van deze verliezen zijn essentieel voor optimale prestaties. Dit artikel geeft een overzicht van methoden om schakelverliezen in stroom-elektronica te evalueren en te verminderen.

Berekening van wisselverliezen

Schakelende verliezen treden op tijdens de overgangsperiodes waarin het MOSFET tussen aan- en uit-toestanden schakelt. De belangrijkste factoren die deze verliezen beïnvloeden zijn onder meer de drain-source spanning, gate charge en schakelfrequentie. De basisformule voor schakelverlies (Psw) is:

Psw = 0,5 × VDS × ID × (ton[ + toff]) × fs[

Wanneer VDS de afvoerspanning is, is ID de afvoerstroom, ton en toff[ de uit- en uitschakeltijden, en fs[ is de schakelfrequentie. Nauwkeurige meting of schatting van deze parameters maakt het mogelijk om precieze schakelverliezen te berekenen.

Methoden om wisselverliezen te minimaliseren

Het verminderen van schakelverliezen omvat verschillende strategieën gericht op het optimaliseren van het schakelen gedrag van MOSFETs. Deze omvatten het aanpassen van gate drive signalen, het selecteren van geschikte apparaten, en circuit ontwerp wijzigingen.

Optimaliseren van Gate Drive

Door gebruik te maken van een poortbestuurder met de juiste spanningsniveaus zorgt het voor snelle schakelovergangen, waardoor ton en toff. De juiste poortweerstand kan ook de schakelsnelheid regelen om verlies van evenwicht en elektromagnetische interferentie te compenseren.

Geschikte MOSFET's kiezen

Selecteer MOSFET's met lage gate charge (Qg) en snelle schakelmogelijkheden. Apparaten met een lage outputcapaciteit en geoptimaliseerde drempelspanning dragen bij tot lagere schakelverliezen.

Aanvullende technieken

  • Het implementeren van soft-switching technieken zoals resonant of nul-voltage schakelen.
  • Waar mogelijk de schakelfrequentie verlagen.
  • Met behulp van snuif- of snuifcircuits om spanningspieken tijdens het schakelen te beperken.