Clasificación de potencia de la resistencia de la compuerta MOSFET

Normalmente, puede dimensionar la resistencia para la potencia promedio en lugar de la potencia instantánea. Y dados ciertos supuestos, hay una manera fácil de calcular la potencia promedio disipada en la resistencia:

\ $ P = CV ^ 2F \ $

Donde P es la potencia, C es la capacitancia de la compuerta, V es la tensión de la compuerta y F es la frecuencia de conmutación. Tenga en cuenta que el valor de la resistencia no es parte de la fórmula. Esto se debe a que, dadas ciertas suposiciones, el valor de la resistencia no cambia la disipación de potencia promedio en la resistencia.

Por supuesto, la resistencia tiene un fuerte efecto en la disipación de potencia general porque afecta el tiempo de encendido y apagado del transistor. A medida que aumenta la resistencia de la puerta, aumenta la disipación de potencia del transistor (porque cambia más lentamente). Pero si la resistencia es demasiado pequeña, entonces puede haber otros efectos indeseables como el acoplamiento o el acoplamiento de capacitancia del molinero en el controlador IC a través de la salida, etc. Pero eso no es lo que pidió.

@mkeith mencionó la siguiente expresión para poder: \ $ P = CV ^ 2f \ $

Se puede encontrar más información sobre el poder en: Energía consumida por una CPU

En el caso de un circuito RC, si primero observamos la energía, es decir, \ $ CV ^ 2 \ $ se toma del suministro y la mitad de eso es Almacenado a través de la tapa, mientras que la otra mitad se pierde en la resistencia.

Entonces, ¿se puede decir que la potencia quemada por la resistencia se basa en ese \ $ 0.5CV ^ 2f \ $ de energía? La siguiente simulación sugiere lo mismo:

Lacurvaverdeeselvoltajeatravésdelresistor,siconsiderasuvalorrms,es \ $ 2.37V_ {rms} \ $ . La potencia promedio quemada en la resistencia sería:

\ $ P_ {avg} = \ displaystyle {\ frac {V ^ 2_ {rms}} {R}} \ $ ; \ $ (R = 1 \ Omega) \ $

\ $ P_ {avg} = \ displaystyle {\ frac {2.37 ^ 2} {1}} = 5.61W \ $

Pero, si uno fuera a usar la expresión directamente, es decir, \ $ P = \ displaystyle {CV ^ 2f} \ $ O \ $ \ displaystyle {\ frac {(CV ^ 2)} {t}} \ $

\ $ P = \ displaystyle {\ frac {1 \ mu * 15 ^ 2} {20 \ mu}} = 11.25W \ $

Esto es el doble de lo que sugiere la simulación ...

Entonces, ¿qué está pasando aquí?

Bueno, como lo sugiere @mkeith, la expresión de poder es en realidad la expresión de un ciclo completo de carga y descarga. El \ $ 0.5CV ^ 2 \ $ de la energía almacenada en el capacitor cuando se descarga, lo hace a través de la resistencia. Basado en la simetría, eso significaría que la misma cantidad de energía se quemaría una vez más en la resistencia durante la fase de descarga.

Esto también puede verificarse a través de la simulación:

ElvalorRMSdelvoltajedelaresistenciaes \ $ 3.354V_ {rms} \ $

Por lo tanto, \ $ P_ {avg} = \ displaystyle {\ frac {V_ {rms} ^ 2} {R} = \ frac {3.354 ^ 2} {1}} = 11.25W \ $

Supongo que eso debería aclarar las cosas ...

La energía en un condensador (esa puerta MOSFET) es

Frecuencia * Voltaje * Capacitancia

[error; su F * V ^ 2 * C]

La resistencia de la puerta también disipará esa misma potencia exacta.

Por lo tanto, 1MHz * 10 voltios * 10,000 picoFarad [* 10] se disipará

1e + 6 * 10 * 1e-8 = 0,1 vatios. {* 10, = 1 vatio}