Clasificación de potencia de la resistencia de la puerta MOSFET

Normalmente, puede dimensionar la resistencia para la potencia promedio en lugar de la potencia instantánea. Y dadas ciertas suposiciones, 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 puerta, V es el voltaje de la puerta 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 la resistencia de la compuerta se hace más grande, la disipación de potencia del transistor aumenta (porque cambia más lentamente). Pero si la resistencia es demasiado pequeña, entonces puede haber otros efectos no deseados, como un timbre o un acoplamiento de capacitancia de Miller en el controlador IC a través de la salida, etc. Pero eso no es lo que preguntó.

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

Puede encontrar más información sobre la energía en: Energía consumida por una CPU

En el caso de un circuito RC, si primero miramos la energía, es decir$CV^2$se toma del suministro y la mitad se almacena en 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 eso?$0.5CV^2f$¿de energía? La siguiente simulación sugiere lo mismo:

La curva verde es el voltaje a través de la resistencia, si considera su valor rms, es$2.37V_{rms}$. La potencia promedio quemada a través de 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 sugirió @mkeith, la expresión de potencia es en realidad la expresión de un ciclo completo de carga y descarga. El$0.5CV^2$de energía almacenada en el capacitor cuando se descarga, lo hace a través de la resistencia. Según la simetría, eso significaría que la misma cantidad de energía se quemaría nuevamente en la resistencia durante la fase de descarga.

Esto también se puede verificar a través de la simulación:

El valor RMS del voltaje de la resistencia es$3.354V_{rms}$

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 potencia en un condensador (esa puerta MOSFET) es

Frecuencia * Voltaje * Capacitancia

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

La resistencia de la puerta también disipará exactamente la misma potencia.

Por lo tanto, 1 MHz * 10 voltios * 10 000 picofaradios [* 10] se disiparán

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