Izgube na MOSFETu

V tem delu bomo začetnikom milostno odpuščali vse grehe in jim pomagali, da svoje prve projekte pripeljejo do uspešnega konca

Izgube na MOSFETu

OdgovorNapisal/-a ZP » 19 Maj 2018, 22:20

Pozdravljeni.
Pri enem projektu imam težave z izračunom moči, ki se troši na MOSFETu. Do sedaj sem ugotovil da se moč deli na prevodne izgube in prklopne izgube. Prevodne ni problem izračunat(Rdson*Idrms^2), ustavi pa se mi pri preklopnih saj ne pridem do vseh podatkov potrebnih za izračun. Vse kar imam na voljo so podatki iz datasheeta.
To računam zato da preverim če mi LTSpice pravilno izračuna moč, ki se troši na MOSFETu saj se mi zdi prevelika. Zato bi rad vse izračunal samo iz datasheeta.
Aja MOSFET pa je krmiljen s PWM preko gate driverja.
Hvala za pomoč in če bom kakšne neumnosti pisal se že vnaprej opravičujem :)
ZP
 
Prispevkov: 4
Pridružen: 17 Maj 2018, 20:09
Zahvalil se je: 1 krat
Prejel zahvalo: 0 krat
Uporabnika povabil: radix
Število neizkoriščenih povabil: 0

Re: Izgube na MOSFETu

OdgovorNapisal/-a VolkD » 19 Maj 2018, 22:39

Najprej naj te opomnim, da ni neumnih vprašanj. So samo vprašanja na katera je treba odgovoriti. Torej se ne boj vprašati.

Prevodne izgube si že sam ugotovil kako se izračuna. Pri preklopnih izgubah je zadeva malo bolj komplicirana, ker je treba upoštevati še čase. In sicer čase preklopav, tako tistih, ko se mosfet prižge, kot tistih, ko se mosfet ugaša. Te podatke dobiš v datasheetu. Moč ki se troši na mosfetu je skozi čas preklopa seveda različna. Vsekakor pa je odvisna od bremena. Ker pa se s časom preklopa napetost na bremenu tudi spreminja se seveda spreminja tudi tok skozi breme. Tako lahko logično prideš do zaključka, da je moč najmanjša, takrat, ko toka ni, nato pa še takrat, ko je napetost na mosfetu zelo majhna (zelo zelo blizu 0V). Največja pa je takrat, ko je napetost na bremenu nekje polovico napajalne napetosti.
Če vse skupaj pogledamo skozi čas dobimo neko energijo, ki segreva mosfet. Če zanemarimo prehodne pojave in nelinearnosti pri preklopih, potem je izračun dokaj preprost.
Naj povem, da so časi zapiranja mosfeta lahko precej različni od časov odpiranja, zato je potrebno narediti dva izračuna, enega za zapiranje, drugega za odpiranje.

Ker se gre za PWM, je logično, da je to treba izračunati za vsak cikel PWM signala posebej. Sešteti cikle v enoti časa in že dobimo energijo, ki segreva mosfet ob preklopih.
Dokler bodo ljudje mislili, da živali ne čutijo bolečine, bodo živali čutile, da ljudje ne mislijowww.S5tech.net
Uporabniški avatar
VolkD
Administratorji strani
 
Prispevkov: 40327
Pridružen: 29 Dec 2014, 20:49
Kraj: Kačiče (Divača)
Zahvalil se je: 8387 krat
Prejel zahvalo: 4899 krat
Uporabnika povabil: Vrtni palček
Število neizkoriščenih povabil: 254

Re: Izgube na MOSFETu

OdgovorNapisal/-a DomenV » 21 Maj 2018, 12:48

Jaz bi raje opravil meritve in izračunal iz meritev.
lp, D
Uporabniški avatar
DomenV
 
Prispevkov: 390
Pridružen: 18 Jan 2015, 23:38
Kraj: Medvode
Zahvalil se je: 56 krat
Prejel zahvalo: 66 krat
Uporabnika povabil: s54mtb
Število neizkoriščenih povabil: 16

Re: Izgube na MOSFETu

OdgovorNapisal/-a radix » 21 Maj 2018, 14:03

Zmnoži napetost na tranzistorju in tok skozi tranzistor in potem to integriraj, da dobiš energijo. Upam, da imaš osciloskop z matematiko :D.
radix
 
Prispevkov: 1440
Pridružen: 04 Feb 2015, 20:19
Kraj: Ljubljana
Zahvalil se je: 221 krat
Prejel zahvalo: 344 krat
Uporabnika povabil: DusanK
Število neizkoriščenih povabil: 24

Re: Izgube na MOSFETu

OdgovorNapisal/-a ZP » 23 Maj 2018, 22:24

Hvala vsem za odgovore in hkrati se opravičujem za mojo zamudo.

Najprej odgovor za VolkD:
Še enkrat hvala za celotno pojasnitev, ampak na žalost iz vaše razlage ne znam izvlečt enačb za sam izračun.
To da se preklopne izgube delijo na dva dela sem našel tudi v pdf za izračun . Tu je narisan tudi graf prižiga in izklopa mosfeta. Tako da to nekako razumem oziroma usaj mislim da. Najbrš pa delam ravno nekje tukaj napako pri izračunu, saj dobim čas Trise/Tfall v piko sekundah, nimam pa občutka kakšna bi morala bit(nano sekunde mogoče?). Po enačbah iz tega dokumenta sem tudi računal preklopne izgube. Ampak kot končni rezultat sem dobil 0.29W kar je 100x manj kot sumilacija v LTSpice. Mogoče je pa problem, ker v simulaciji nimam definiranega bremena(imam samo en upor), saj bi lahko bilo različno(ohsko, induktivno, LED,...). Podatkovni list mosfeta.

Odgovor za DomenV in radix:
Na žalost nimam ne opreme in tudi komponente nisem še naročil(ravno zato ker nevem ali bo sploh preživel), tako da ne morem merit ničesar :D.
ZP
 
Prispevkov: 4
Pridružen: 17 Maj 2018, 20:09
Zahvalil se je: 1 krat
Prejel zahvalo: 0 krat
Uporabnika povabil: radix
Število neizkoriščenih povabil: 0

Re: Izgube na MOSFETu

OdgovorNapisal/-a VolkD » 23 Maj 2018, 23:09

ZP je napisal/-a:..., ampak na žalost iz vaše razlage ne znam izvlečt enačb za sam izračun.


Saj ni težko. V času preklopa imaš zmnožek med tokom in napetostjo. Če predpostaviš, da je napetost linearno naraščajoča (ali padajoča) v času (torej zanemariš nelinearnosti), potem je zadeva na nivoju enačb moči in Ohmovega zakona. Torej :

P= I*U

I=UR/R

No pozor na to katere napetosti so kje. Napetost na Uporu ni enaka napetosti na mosfetu.
Vedno pa lahko rečemo da je UR=UN- UF, pri čemer je UN napajalna napetost. UR napetost na uporu. UF napetost na fetu.

Napetost na fetu bo torej:UF=UN -UR

Tako. Zdaj pa le še prave stvari vstavi na pravo mesto in izračunaj odvod, saj je energija, ki se troši na fetu časovno odvisna.

Postane torej hitro logično in jasno nekaj stvari:
-največja moč se na fetu razvije, ko je na pol odprt in to v točki, ko je UR=UF.
Pri večji napetosti na fetu, je napetost na uporu manjša, zato je tok manjši, s tem pa je zmnožek U*I manjši. Pri manjši napetosti na fetu, je tok skozenj sicer večji, a zmnožek U*I bo ponovno manjši

-hitrejši kot je čas preklopa, manjša energija se troši na fetu,
Logično, saj v enoti časa povečana moč na elementu traja manj časa.
-manjkrat kot se izvede preklop v enoti časa manjša energija se troši na fetu.
V enoti časa se povečana moč na fetu zgodi manjkrat.
Dokler bodo ljudje mislili, da živali ne čutijo bolečine, bodo živali čutile, da ljudje ne mislijowww.S5tech.net
Uporabniški avatar
VolkD
Administratorji strani
 
Prispevkov: 40327
Pridružen: 29 Dec 2014, 20:49
Kraj: Kačiče (Divača)
Zahvalil se je: 8387 krat
Prejel zahvalo: 4899 krat
Uporabnika povabil: Vrtni palček
Število neizkoriščenih povabil: 254

Re: Izgube na MOSFETu

OdgovorNapisal/-a S53DZ » 24 Maj 2018, 21:00

Ker je naloga zanimiva, sem se malo poigral s tabelo in grafom trenutne moči.
Časovna os seveda ne drži za podani FET. Tudi potek Rs ne. Dobra osnova za naprej pa je.
Priponke
FET_ON_OFF-rev1.xls
(29.5 KiB) Prenešeno 32 krat
Uporabniški avatar
S53DZ
 
Prispevkov: 1160
Pridružen: 18 Jan 2015, 10:58
Kraj: Ljubljana
Zahvalil se je: 204 krat
Prejel zahvalo: 392 krat
Uporabnika povabil: S52O
Število neizkoriščenih povabil: 42


Vrni se na Elektronika za začetnike

Kdo je na strani

Po forumu brska: 0 registriranih uporabnikov in 1 gost