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 биотехнологии: ПЦР, ферментация и генная инженерия
Биотехнологические расчёты онлайн: концентрация ДНК/РНК (OD260), температура отжига праймеров, кинетика Михаэлиса-Ментен, масштабирование биореактора.
Калькулятор интерференции и дифракции волн
Интерференция двух волн, опыт Юнга, дифракционная решётка, тонкие плёнки. Визуализация волновых паттернов.
Калькулятор спортивной психологии: Йеркс-Додсон, RPE, выгорание и POMS
Спортивно-психологические расчёты: закон Йеркса-Додсона, шкала Борга (RPE), профиль настроения POMS, выгорание, Mental Toughness.
Калькулятор краудфандинговой кампании
Количество бэкеров, чистая прибыль, комиссии Planeta.ru и Boomstarter, налог УСН 6%.
ETL Калькулятор: тайминг, ресурсы, Incremental vs Full, SLA, ошибки
Комплексный калькулятор ETL (Extract-Transform-Load). Оценка времени извлечения, трансформации и загрузки, подбор CPU/RAM/диска, сравнение Incremental и Full Load, расчёт SLA, анализ ошибок и Dead Letter Queue.
Калькулятор точки безубыточности (BEP)
Точка безубыточности в единицах и рублях. Постоянные и переменные затраты, маржинальность, запас прочности.
Калькулятор константы равновесия (Kc, Kp)
Kc по концентрациям, Kp по давлениям, энергия Гиббса ΔG°, уравнение Вант-Гоффа. Принцип Ле Шателье.
Калькулятор зон пульса (ЧСС)
Рассчитайте зоны пульса по формуле Карвонена и %HRmax. 5 тренировочных зон: восстановление, жиросжигание, аэробная, анаэробная.
Калькулятор реабилитации: Бартел, Рэнкин, FIM, Берг и 6MWT
Реабилитационные шкалы онлайн: индекс Бартел, шкала Рэнкина, FIM, баланс Берг, тест 6-минутной ходьбы, реабилитационный потенциал.
DevOps калькулятор: DORA-метрики, SLA, CI/CD пайплайн, мониторинг
Комплексный DevOps калькулятор. DORA-метрики (deployment frequency, lead time, MTTR, change failure rate), расчёт SLA и доступности (uptime 99.9–99.999%), размер инфраструктуры (CPU/RAM/диск), мониторинг и алертинг, оптимизация облачных затрат (Reserved vs Spot), анализ CI/CD пайплайна.
Калькулятор аннуитетов (PV, FV, рента)
Рассчитайте приведенную и будущую стоимость аннуитета, размер платежа, растущую ренту и бессрочную ренту. Пренумерандо и постнумерандо.
Калькулятор сухой массы тела (LBM)
Рассчитайте сухую массу тела (LBM - Lean Body Mass) без жира. Формулы Бура, Джеймса и Юма для спортсменов.
Калькулятор арматуры
Расчет веса арматуры по длине и диаметру. Таблица весов ГОСТ 5781-82. Узнайте сколько весит метр арматуры.
Калькулятор Аюрведы: определение доши, питание и биоритмы
Аюрведические расчёты онлайн: определение пракрити (Вата/Питта/Капха), викрити, питание по доше, биологические часы, специи, оценка агни.
Калькулятор бетона (объём и состав)
Объём бетона для фундамента, стяжки. Цемент, песок, щебень. Пропорции для марок М100-М400.
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.