6. Ztráty ve spínači a optimální frekvence
Reálný spínač není ideální ze dvou různých důvodů, a každý se chová k frekvenci jinak.
1. Vodivostní ztráty — frekvence je jim jedno
Pved = n · Ief² · RDS(on)v můstku vedou vždy dva spínače v úhlopříčce
Roste s druhou mocninou proudu. A pozor: RDS(on) roste s teplotou asi +0,8 %/K, takže horký můstek topí víc než studený. Nástroj to počítá z teploty přechodu, ne z katalogové hodnoty při 25 °C.
2. Spínací ztráty — rostou lineárně s frekvencí
Během přechodu je chvíli velké napětí i velký proud naráz (viz SemiLab, kapitola 11):
Psp = ½ · U · I · (t₁ + t₂) · fsp t₁ = QGS2IG, t₂ = QGDIGztráty za přechod, z náboje hradla
3. A ještě tři menší
- Buzení hradla: QG·Ubud·f. Nespálí se v tranzistoru, ale v budiči — z rozpočtu to ale nezmizí.
- Body dioda v mrtvém čase: Uf·I·2·tmrtvý·f.
- Výstupní kapacita (Coss): náboj, který se při každém tvrdém sepnutí vybije do kanálu. Počítá se z náboje, ne z ½CU² — kapacita MOSFETu je silně nelineární a ten vzorec by lhal.
přechod trvá 24 ns · nejlevnější frekvence je 1,8 kHz. Zvětši odpor hradla a uvidíš, jak se optimum stěhuje dolů — pomalý budič se prostě nevyplatí spínat často.
Kde optimum doopravdy leží. U typického malého rychlého MOSFETu
s motorem o slušné indukčnosti vychází nejlevnější frekvence kolem 2 kHz — daleko pod tím,
kde kdokoliv spíná. Dvacet kilohertzů stojí o desítky procent víc, a platí se za ticho.
Interiérové optimum se objeví, až když zvlnění začne opravdu bolet: u motoru s malou indukčností
nebo u velkého pomalého tranzistoru.
Teplo
Tj = Tokolí + Pna spínač · Rthtýž řetěz jako v SemiLabu a DriveLabu
Pozor na to, že se ztráty dělí mezi spínače — ale ne rovnoměrně, pokud jedna větev spíná a druhá je zaparkovaná. Nástroj počítá ztrátu na jeden spínač konzervativně.