Калькулятор силовой электроники
Выпрямители, инверторы (ШИМ), DC‑DC преобразователи (Buck/Boost), тепловой расчёт, EMI‑фильтры, потери в MOSFET/IGBT/SiC/GaN.
Силовая электроника: основы преобразования энергии
Силовая электроника — это область техники, изучающая преобразование электрической энергии из одной формы в другую (AC→DC, DC→AC, DC→DC, AC→AC) с помощью полупроводниковых ключей. В отличие от линейных стабилизаторов, импульсные преобразователи работают в ключевом режиме, обеспечивая КПД 90–99% и компактные размеры.
Основные элементы силовых преобразователей: силовые ключи (MOSFET, IGBT, тиристоры), диоды (кремниевые, Шоттки, SiC), индуктивные элементы (дроссели, трансформаторы), конденсаторы (электролитические, керамические, плёночные) и системы управления (ШИМ-контроллеры, DSP, FPGA). Для расчёта базовых электрических цепей используйте калькулятор электроники и калькулятор RLC-цепей. Современные тренды — переход на широкозонные полупроводники SiC и GaN, повышение частоты коммутации и плотности мощности.
Типы преобразователей
Выпрямители (AC→DC) преобразуют переменное напряжение в постоянное. Однофазный мост (Гретца) — стандарт для однофазных сетей 220 В. Трёхфазный мост (Ларионова) — для промышленных сетей 380 В. Управляемые тиристорные выпрямители позволяют регулировать выходное напряжение.
Инверторы (DC→AC) формируют переменное напряжение из постоянного с помощью ШИМ (широтно-импульсной модуляции). Применяются в солнечных электростанциях, ИБП, частотных приводах. DC-DC преобразователи — Buck (понижающий), Boost (повышающий), Buck-Boost (инвертирующий), а также изолированные топологии (Flyback, Forward, LLC, DAB).
⚡Силовые ключи
MOSFET, IGBT, SiC, GaN: выбор элементной базы определяет КПД, частоту и габариты преобразователя.
🔌DC-DC топологии
Buck, Boost, Buck-Boost: неизолированные топологии для эффективного преобразования напряжения.
🌡️Тепловой расчёт
Цепочка тепловых сопротивлений: кристалл → корпус → радиатор → воздух.
6 модулей калькулятора силовой электроники
Комплексный набор инструментов для расчёта и проектирования силовых преобразователей: от выпрямителей до анализа потерь
Выпрямитель
Однофазные и трёхфазные схемы: мостовая (Гретца), Ларионова. Выходное напряжение, пульсации, ёмкость фильтра, PIV диодов.
Инвертор
DC-AC преобразование: ШИМ (SPWM), индекс модуляции, THD, ёмкость DC шины, мёртвое время, КПД.
DC-DC преобразователь
Buck, Boost, Buck-Boost: коэфф. заполнения, расчёт дросселя и конденсатора, пульсации, режим CCM/DCM.
Тепловой расчёт
Температура кристалла, корпуса, радиатора. Тепловое сопротивление, площадь радиатора, запас по Tj, вентиляция.
EMI фильтр
LC-фильтр: резонансная частота, затухание на частоте коммутации, добротность, рекомендации по компонентам.
Потери мощности
Потери проводимости и коммутации MOSFET/IGBT/SiC/GaN, потери на диодах, затвор, суммарный КПД системы.
Технологии силовой электроники
Силовые полупроводники
- • Si MOSFET — до 600 В, fsw до 500 кГц
- • IGBT — 600–6500 В, до 20 кГц
- • SiC MOSFET — до 3300 В, до 200 кГц
- • GaN HEMT — до 650 В, до 10 МГц
- • Тиристор — до 12 кВ, НЧ применения
Топологии
- • Buck/Boost — неизолированные DC-DC
- • Flyback — изолированный, до 100 Вт
- • LLC — резонансный, высокий КПД
- • DAB — двухактивный мост, двунаправленный
- • NPC/T-type — многоуровневые инверторы
Применения
- • ЧРП — частотные приводы
- • ИБП — бесперебойное питание
- • EV — зарядки электромобилей
- • PV — солнечные инверторы
- • HVDC — передача постоянным током
Силовая электроника в России
Производители и разработчики
- • Протон-Электротекс — силовые тиристоры, диоды, IGBT-модули
- • Микрон / Ангстрем — силовые микросхемы, MOSFET
- • НИИЭТ — SiC-диоды и транзисторы
- • Электровыпрямитель (Саранск) — силовые диоды и тиристоры
- • НПП Пульсар — СВЧ и силовые GaN-приборы
Импортозамещение и перспективы
- • IGBT-модули — программа локализации 1200-3300 В
- • SiC подложки — развитие производства 4/6″
- • ЧРП — российские частотные приводы до 1 МВт
- • Зарядки EV — отечественные станции 150 кВт+
- • ГОСТ IEC 62477 — стандарт на силовые преобразователи
Как использовать калькулятор силовой электроники
Выберите модуль расчёта
Калькулятор содержит 6 модулей: выпрямитель (AC-DC), инвертор (DC-AC), DC-DC преобразователь (Buck/Boost/Buck-Boost), тепловой расчёт (радиатор), EMI-фильтр (LC), потери мощности (MOSFET/IGBT). Переключайтесь между вкладками.
Введите параметры
Для выпрямителя: тип схемы, напряжение, ток, ёмкость. Для инвертора: Vdc, мощность, частота ШИМ. Для DC-DC: топология, Vin/Vout, ток. Для теплового: мощность, Rth, Tambient. Для фильтра: L, C, fsw. Для потерь: тип ключа, V, I, fsw, tr/tf.
Анализируйте результаты
Результаты вычисляются мгновенно. Выпрямитель: Vdc, пульсации, Cmin. Инвертор: Vout, THD, потери. DC-DC: duty cycle, L, C, режим CCM/DCM. Тепловой: Tj, запас, площадь радиатора. Фильтр: fres, затухание в дБ. Потери: проводимость + коммутация, КПД.
Оптимизируйте проект
Используйте справочные блоки под каждым модулем для понимания компромиссов: частота vs. потери, CCM vs. DCM, MOSFET vs. IGBT. Сравнивайте варианты и выбирайте оптимальные параметры для вашего применения.
Часто задаваемые вопросы
Похожие инструменты
Калькулятор расхода затирки для плитки
Расчёт расхода затирки по размеру плитки, ширине шва и площади. Цементная, эпоксидная, полиуретановая затирка.
Калькулятор BSA (площадь поверхности тела)
Рассчитайте площадь поверхности тела (BSA) по формулам Дюбуа, Мостеллера и др. Важно для медицинских целей.
Калькулятор тепловой пушки
Подбор мощности тепловой пушки для гаража, склада или строительного объекта.
Калькулятор API Rate Limit (quota)
Рассчитайте RPS, RPM и безопасные интервалы запросов. Узнайте, как избежать ошибки HTTP 429.
Калькулятор градиентов и интерполяции цветов
Генератор плавных переходов между цветами. Создайте CSS градиент онлайн, получите коды цветов (HEX/RGB) и настройте количество шагов.
Калькулятор шашлыка
Расчёт мяса, маринада, углей и овощей для шашлыка на компанию
Калькулятор игровой физики: баллистика, коллизии, rigid body, частицы
Комплексный инструмент для геймдев-разработчиков. Расчёт траектории снаряда, обнаружение столкновений (AABB, круги), физический тайм-степ, система частиц, динамика твёрдого тела и A* pathfinding.
Медицинский калькулятор: риски, дозы, вакцинация
Комплексный инструмент для врачей и пациентов. Шкалы CHA2DS2-VASc и Wells, расчет СКФ (eGFR CKD-EPI) и календарь прививок.
Калькулятор баллов ЕГЭ: перевод первичных в тестовые
Перевод первичных баллов ЕГЭ в тестовые по всем предметам. Шкала 2024/2025, проходные баллы, уровни результата. Русский, математика, обществознание, физика, химия.
Калькулятор молярности раствора
Молярная концентрация, масса вещества, объём раствора. Разведение C1V1=C2V2. Конвертер моль/л ↔ г/л ↔ %.
Калькулятор подарков по бюджету
Планирование бюджета на подарки: распределение по получателям, идеи по ценовым категориям.
Калькулятор химии полимеров
Степень полимеризации, молекулярная масса Mn/Mw/PDI, уравнение Марка-Хаувинка, температура стеклования Tg, сополимеризация.
Калькулятор ревизионного люка
Подбор размера ревизионного люка под плитку. Расчёт кратности, количество плиток на дверцу, вес облицовки, цены по брендам Хаммер, Евроформат, Практика, Слава.
Калькулятор маринада
Расчёт пропорций маринада для мяса, рыбы и овощей. 7 видов маринада: уксусный, кефирный, луковый, соевый, лимонный.
Калькулятор дайвинга: расход воздуха, декомпрессия, плавучесть
Калькулятор для дайвинга. Расход воздуха (SAC/RMV), бездекомпрессионные пределы, плавучесть, калории и стоимость снаряжения.
Лиана Арифметова
Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».
Отказ от ответственности
Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые данным инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.
Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.
Медицинские, финансовые и профессиональные решения должны приниматься исключительно на основании консультации с квалифицированными специалистами — врачом, финансовым советником, инженером или другим профессионалом в соответствующей области. Не используйте результаты данного инструмента как единственное основание для принятия важных решений.
Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший в результате использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию и применение полученных результатов.