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MOSFETスイッチング損失計算機

48 V・10 Aを立ち上がり50 ns、立ち下がり40 ns、100 kHzでハードスイッチングすると、MOSFETの損失は2.16 Wです。5つの値を入力すると重なりによる損失が分かり、放熱器の選定に使えます。ブラウザで無料で使えます。

  • 無料
  • ブラウザで動作
  • 登録不要
  • データは端末の外に出ません
ご利用方法 ウェブAPIメールTelegramアプリ 近日
入力した場合
ドレイン電圧
48
ドレイン電流
10
立ち上がり時間
0.00000005
立ち下がり時間
0.00000004
スイッチング周波数
100,000
結果
ターンオンエネルギー
0.000012
ターンオフエネルギー
0.0000096
スイッチングエネルギー
0.0000216
エネルギー (ジュール)
0.0000216

バック、ブースト、ハーフブリッジ、フルブリッジなどのハードスイッチングMOSFETでは、ターンオンとターンオフでドレイン電圧とドレイン電流が重なるたびにエネルギーが散逸します。そのスイッチング損失は高周波では導通損失を上回り、ヒートシンクや銅箔、パッケージの大きさを左右します。本MOSFETスイッチング損失計算機は、パワーエレクトロニクスの教科書やデータシート・アプリケーションノートで使われる古典的な線形V–I重なりモデルを適用します。各エッジのエネルギーは電圧×電流×遷移時間の半分、総スイッチングエネルギーはターンオンとターンオフの和、平均電力はそのエネルギーにスイッチング周波数を掛けたものです。正の有限値のドレイン電圧・電流・立ち上がり時間・立ち下がり時間・周波数をSI単位(ボルト、アンペア、秒、ヘルツ)で入力してください。応答は整形済み入力とE_on、E_off、E_sw、P_sw、式文字列を返し、熱予算・課題・CIフィクスチャが同じ決定論的結果を共有できます。

ハードスイッチングMOSFET損失の見積もり方

ハードターンオンではドレイン電流が立ち上がる間、ドレイン・ソース間電圧はまだ高く、その後電流がほぼ全負荷に近い状態で電圧が下がります。ターンオフでは順序が逆になり、電流がまだ流れている間に電圧が上がり、その後電流が下がります。

各遷移を重なり合うVとI波形の線形ランプで近似すると、そのエッジで失われるエネルギーは底辺が遷移時間・高さがバス電圧とスイッチ電流の積である直角三角形の面積、すなわち½·V_DS·I_D·tに等しくなります。

本モデルは意図的にボディダイオードやフリーホイールダイオードの逆回復、Coss充電損失、ゲート駆動エネルギー、ソフトスイッチングのZVS/ZCS領域を無視します。必要なら別項で加えてください。残るのは熱スプレッドシートに入れ、I²R導通損失と比較し、EMIのためにエッジを遅くするかシリコンを冷やすために速くするかを判断できる、透明な一次パス損失値です。

周波数とゲートドライブのトレードオフ検討

スイッチング周波数や測定したエッジ時間をスイープしてP_swのスケールを確認し、R_gとPWMレート選定で効率とEMIのバランスを取ります。

実験室・CIの損失フィクスチャ

ブラウザと同じ線形重なり式をスクリプト化し、宿題の自動採点と量産効率ログでスイッチング損失数値が一致することを検証します。

このMOSFETスイッチング損失計算機はどの式を使いますか?

ハードスイッチングの古典的な線形V–I重なりモデルです。E_on = ½·Vds·Id·tr、E_off = ½·Vds·Id·tf、E_sw = E_on + E_off、P_sw = E_sw·f。時間は秒、周波数はヘルツです。

立ち上がり・立ち下がり時間はナノ秒と秒のどちらで入れますか?

秒(SI)です。 50 nsは5e-8または0.00000005と入力してください。非正の時間は拒否され、単位ミスは妥当性エラーとして現れ、異常なメガワット級損失にはなりません。

導通損失やCoss / Qrr損失は含まれますか?

いいえ。 本ページはハードスイッチ重なり損失のみを見積もります。導通I²R、出力容量充電、ダイオード逆回復、ソフトスイッチZVS/ZCSは別項や他ツールが必要です。

どの電圧と電流を使うべきですか?

ハードスイッチ時のバス電圧(遷移中のドレイン・ソース間電圧)と、そのエッジでスイッチされるドレイン電流(多くの場合スイッチ瞬間のインダクタ電流)を使い、絶対最大定格は使いません。

スイッチング周波数を上げると損失はどう変わりますか?

損失は周波数に比例して増えます。1周期ごとにターンオンとターンオフで同じエネルギーが失われ、平均電力はそのエネルギーに周波数を掛けた値になるため、周波数が高いほど素子の発熱も大きくなります。

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

POSThttps://api.kit.forhosting.com/elec/mosfet-switching-loss

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/elec/mosfet-switching-loss \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"drain_voltage":48,"drain_current":10,"rise_time":5e-8,"fall_time":4e-8,"switching_frequency":100000}'
{
  "drain_voltage": 48,
  "drain_current": 10,
  "rise_time": 5e-8,
  "fall_time": 4e-8,
  "switching_frequency": 100000
}
{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "elec.mosfet_switching_loss",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

HTTPコード意味
401unauthorizedAPIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
402insufficient_balance残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
404unknown_type指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
429rate_limitedリクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

不正入力はinvalid_inputで失敗し、課金されません。

ハードスイッチングMOSFET損失の見積もり方

ターンオンの立ち上がり区間とターンオフの立ち下がり区間を足すと、総スイッチングエネルギーE_swは½·V_DS·I_D·(t_r+t_f)となります。平均スイッチング電力はE_swにスイッチング周波数f_swを掛けただけで、各サイクルでそのエネルギー放出が一度繰り返されるからです。データシートのt_r・t_fは特定のV_GS、R_g、試験負荷条件下で示されることが多いので、ご利用のゲートドライブに合う時間を使い、電圧は絶対最大定格ではなく実際にスイッチするバスに固定してください。

送信する内容と返却される内容

必須の正の有限数を5つ送ってください。宿題や簡易熱チェックには無料のブラウザフォームを、周波数や電流の一括損失スイープには同一契約をスクリプトから呼び出してください。RCスナバ設計、抵抗の連続損失、I²R導通のみ、RC時定数が必要なら、本スイッチング損失ページに詰め込まず別ツールとして扱ってください。ハードスイッチ時のV_DSバスレベルのdrain_voltage(ボルト)、遷移時の負荷電流のdrain_current(アンペア)、ターンオン遷移のrise_time(秒、例:50 nsなら5e-8)、ターンオフ遷移のfall_time(秒)、switching_frequency(ヘルツ、例:100 kHzなら100000)です。vds、v_ds、voltage、v、id、i_d、current、i、tr、t_rise、t_r、tf、t_fall、t_f、f、f_sw、frequencyなどの別名も受け付けますが、各量につきキーは1つだけにしてください。欠落フィールド、非数値文字列、NaN、Infinity、ゼロ、負値はinvalid_inputで失敗し課金されません。成功時は整形済み入力、各エッジのenergy_onとenergy_off、同一の総ジュール値としてのenergy_switchingとenergy_joules、同一の平均ワット値としてのpower_switchingとpower_watts、tr+tfのtotal_transition_time、joule・watt・second・hertzの単位ラベル、method hard_switching_linear_overlap、式文字列を返します。成功したAPI呼び出しの料金は公開ベースの$0.002/件で、検証失敗はプリペイド残高を消費しません。

MOSFETスイッチング損失計算機が実務で使われる場面

同期整流バックやアクティブクランプ・フライバックを寸法決めする電源設計者は、磁性部品とヒートシンクを発注する前に一次のP_sw見積もりから始めることが多く、バス電圧・ピークインダクタ電流・データシートのtr/tfを信頼できる計算機に入れることで、メモ書きの見積もりが文書化された損失予算になります。モータドライブやインバータのチームは複数のPWM周波数でハードスイッチ損失を比較し、目標スイッチングレートでシリコンMOSFETとワイドバンドギャップ素子のどちらが熱エンベロープに収まるかを判断します。スナバ設計・抵抗ワット・導通損失のランディングは分け、検索意図ごとに1ページを保ち、学生と検索エンジンを混乱させる多物理の詰め込みツールにしないでください。ゲートドライバ解説を書くアプリケーションエンジニアは、R_gを下げるとt_rとt_fが短くなりE_swが減ること、同時に速いエッジはEMIを上げることを同じ線形重なりの式で示します。負荷対効率を記録する量産試験フィクスチャは各動作点でAPIを呼び、推定P_swだけでパッケージ熱限界を超えるランをフラグできます。本能力は純粋なparseエンジンのため、API料金は成功1件あたり公開ベースの$0.002で、検証失敗は残高を消費しません。

コンバータの熱予算

バス電圧・負荷電流・データシートのtr/tf・f_swからハードスイッチのワットを見積もり、初回プロト基板の発注前にヒートシンクと銅面積を決めます。

料金はいくらですか?

ブラウザツールは無料でローカル実行です。APIはKITのプリペイド残高から成功1件あたり$0.002、不正入力は課金されません。

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