Python: MOSFET-Gate-Ladungsverlust pro Zyklus mit UliEngineering berechnen

Der MOSFET-Gate-Ladungsverlust pro Schaltzyklus lässt sich mit der UliEngineering-Python-Bibliothek einfach berechnen:

from UliEngineering.Electronics.MOSFET import mosfet_gate_charge_loss_per_cycle
from UliEngineering.EngineerIO import *

# Gate-Ladungsverlust für 10nC Gate-Ladung bei 12V berechnen
loss = mosfet_gate_charge_loss_per_cycle("10nC", "12V")
print(f"Gate-Ladungsverlust pro Zyklus (10nC, 12V): {format_value(loss, 'J')}")

# Gate-Ladungsverlust für 50nC Gate-Ladung bei 15V berechnen
loss = mosfet_gate_charge_loss_per_cycle("50nC", "15V")
print(f"Gate-Ladungsverlust pro Zyklus (50nC, 15V): {format_value(loss, 'J')}")

Beispielausgabe

Gate-Ladungsverlust pro Zyklus (10nC, 12V): 120 nJ
Gate-Ladungsverlust pro Zyklus (50nC, 15V): 750 nJ

Der MOSFET-Gate-Ladungsverlust pro Zyklus gibt die Energie an, die beim Laden und Entladen der MOSFET-Gate-Kapazität während jedes Schaltvorgangs dissipiert wird. Das ist ein kritischer Parameter für Wirkungsgradberechnungen in Schaltnetzteilen, Motorantrieben und anderen Hochfrequenz-Schaltanwendungen. Der Verlust entsteht durch die zum Laden des Gates erforderliche Energie und wird als Wärme dissipiert.

Berechnet wird der Gate-Ladungsverlust pro Zyklus nach der Formel $E = Q_g \times V_{drive}$, wobei $E$ die Energie in Joule, $Q_g$ die gesamte Gate-Ladung in Coulomb und $V_{drive}$ die Gate-Treiberspannung in Volt ist. Das ist die Energie, die zum Laden der Gate-Kapazität erforderlich ist und als Wärme im Gate-Treiber und im MOSFET-Gate-Widerstand dissipiert wird.

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