Abschnitte der Dokumentation

Wirkungsgrad des Verstärkers der Klasse D

POSThttps://rftools.io/api/py/v1/calculate

Slug class-d-efficiency. Schätzen Sie die Effizienz von Verstärkern der Klasse D anhand der MOSFET-Leitungsverluste und des Ruhestromes bei einer bestimmten Ausgangsleistung ab.

Eingaben

Senden Sie jede dieser Eingaben in inputs, in den gezeigten Einheiten. Die meisten sind erforderlich: Ein Aufruf, dem eine davon fehlt, wird abgelehnt (400) und kostet nichts; eine, auf die der Rechner verzichten kann, erhält den gezeigten Standardwert. Eine Eingabe außerhalb ihres Bereichs wird trotzdem berechnet und in der Provenienz markiert.

Eingaben von class-d-efficiency
Name	Einheit	Bereich	Standardwert	Beschreibung
outputPowerZahl	W	mindestens 0.1	50	Ausgangsleistung
supplyVoltageZahl	V	mindestens 1	36	Versorgungsspannung
loadImpedanceZahl	Ω	mindestens 1	8	Lastimpedanz
rdsonZahl	mΩ	mindestens 1	50	Pro MOSFET in Milliohm
mosfetCountZahl	keine	mindestens 2	4	Halbbrücke 2, Vollbrücke (BTL) 4. In jeder Halbbrücke führt jeweils ein FET den Laststrom, es leiten also N/2
quiescentCurrentZahl	mA	mindestens 0	30	Ruhestrom
switchingFreqZahl	kHz	50 … 5000	400	Die PWM-Trägerfrequenz.
filterCutoffZahl	kHz	20 … 500	40	Die Butterworth-Grenzfrequenz des LC-Filters, aus der L und C anhand der Last dimensioniert werden (TI SLAA701B).
outputPowerMinZahl	W	mindestens 0	0	Die niedrigste Leistung im Betrieb, bei der die festen Verluste am stärksten ins Gewicht fallen; 0 für den Nennwert.
outputPowerMaxZahl	W	mindestens 0	0	Die höchste Dauer-Sinusleistung im Betrieb; 0 für den Nennwert.
supplyVoltageMinZahl	V	mindestens 0	0	Die niedrigste Versorgungsspannung im Betrieb, die noch die maximale Leistung aussteuern muss; 0 für den Nennwert.
supplyVoltageMaxZahl	V	mindestens 0	0	Die höchste Versorgungsspannung im Betrieb; 0 für den Nennwert. Dort werden die Nennspannungen der Bauteile ermittelt.
tSwitchZahl	ns	0 … 10000	10	Anstiegs- und Abfallzeit der FETs addiert: ½·I·V_s·(t_r + t_f)·f_sw je Halbbrücke (IR AN-1070).
cossZahl	pF	0 … 100000	200	½·C_oss·V_s²·f_sw je Halbbrücke (IR AN-1070).
qgZahl	nC	0 … 10000	10	Je FET: 2·Q_g·V_driver·f_sw je Halbbrücke (IR AN-1070).
vGateZahl	V	1 … 20	12	Gate-Treiberspannung
dcrZahl	mΩ	0 … 100000	25	Der Wicklungswiderstand jeder Ausgangsspule.
coreLossZahl	mW	0 … 100000	100	Je Ausgangsspule, aus ihrem Datenblatt bei diesem Rippelstrom und dieser Frequenz.

Ausgaben

Zurückgegeben in values, nach Namen. Ein Wert, der unbegrenzt oder nicht definiert ist, ist null.

Ausgaben von class-d-efficiency
Feld	Einheit	Beschreibung
efficiencyHauptwert	%	Effizienz
conductionLoss	W	Leitungsverlust
quiescentLoss	W	Ruheverlust
totalLoss	W	Totaler Leistungsverlust
totalInput	W	Gesamteingangsleistung
lossSwitching	W	Schaltflankenverlust
lossOutputCap	W	Verlust durch Ausgangskapazität
lossGateDrive	W	Gate-Treiberverlust
lossDcr	W	DCR-Verlust der Filterspule
lossCore	W	Kernverlust der Filterspule
lossTotal	W	Gesamtverlust mit Schalt- und Filterverlusten
loadPower	W	Leistung an die Last
efficiencyLossModel	%	Wirkungsgrad mit Schalt- und Filterverlusten
filterInductorUH	μH	Filterinduktivität
filterInductorChosenUH	μH	Gewählte Filterinduktivität
filterCapUF	μF	Filterkapazität
filterCapChosenUF	μF	Gewählte Filterkapazität
filterCutoffBuilt	kHz	Filtergrenzfrequenz mit gewählten Bauteilen
filterCount	keine	Anzahl Ausgangsfilter
fetCount	keine	Anzahl MOSFETs
efficiencyWorst	%	Wirkungsgrad mit Schalt- und Filterverlusten, ungünstigster Fall
efficiencyWorstVoltage	V	Versorgungsspannung bei schlechtestem Wirkungsgrad
efficiencyWorstPower	W	Ausgangsleistung bei schlechtestem Wirkungsgrad
lossTotalWorst	W	Gesamtverlust, ungünstigster Fall
lossTotalWorstVoltage	V	Versorgungsspannung bei größtem Verlust
lossTotalWorstPower	W	Ausgangsleistung bei größtem Verlust
headroomWorst	V	Spannungsreserve, ungünstigster Fall
headroomWorstVoltage	V	Versorgungsspannung bei kleinster Spannungsreserve
headroomWorstPower	W	Ausgangsleistung bei kleinster Spannungsreserve
rippleA	A	Rippelstrom der Filterspule
rippleWorstA	A	Rippelstrom der Filterspule, ungünstigster Fall
rippleWorstVoltage	V	Versorgungsspannung bei größtem Rippelstrom
peakCurrentWorst	A	Spitzenstrom, ungünstigster Fall
peakCurrentWorstVoltage	V	Versorgungsspannung bei größtem Spitzenstrom
peakCurrentWorstPower	W	Ausgangsleistung bei größtem Spitzenstrom
inductorRmsWorst	A	Effektivstrom der Filterspule, ungünstigster Fall
inductorRmsWorstPower	W	Ausgangsleistung bei größtem Spulenstrom
vdsRating	V	Drain-Source-Nennspannung des MOSFETs
capVoltageRating	V	Nennspannung des Filterkondensators
vdsRatingVoltage	V	Versorgungsspannung für die Nennspannungen

Aufruf

Berechnen: ein Aufruf, Anfrage und Antwort vollständig, und seine Fehler.
Batch: dieser Rechner zusammen mit anderen oder ein Sweep, in einer Anfrage.
Nach einem Zielwert auflösen: der Wert einer Eingabe, der eine Ausgabe auf einen Zielwert bringt.

curl -X POST https://rftools.io/api/py/v1/calculate \
  -H "X-API-Key: $RFTOOLS_API_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{
    "slug": "class-d-efficiency",
    "inputs": {
      "outputPower": 50,
      "supplyVoltage": 36,
      "loadImpedance": 8,
      "rdson": 50,
      "mosfetCount": 4,
      "quiescentCurrent": 30,
      "switchingFreq": 400,
      "filterCutoff": 40,
      "outputPowerMin": 0,
      "outputPowerMax": 0,
      "supplyVoltageMin": 0,
      "supplyVoltageMax": 0,
      "tSwitch": 10,
      "coss": 200,
      "qg": 10,
      "vGate": 12,
      "dcr": 25,
      "coreLoss": 100
    }
  }'

import rftools

client = rftools.Client()  # reads RFTOOLS_API_KEY, or the key `rftools login` saved

result = client.calculate("class-d-efficiency", {
    "outputPower": 50,
    "supplyVoltage": 36,
    "loadImpedance": 8,
    "rdson": 50,
    "mosfetCount": 4,
    "quiescentCurrent": 30,
    "switchingFreq": 400,
    "filterCutoff": 40,
    "outputPowerMin": 0,
    "outputPowerMax": 0,
    "supplyVoltageMin": 0,
    "supplyVoltageMax": 0,
    "tSwitch": 10,
    "coss": 200,
    "qg": 10,
    "vGate": 12,
    "dcr": 25,
    "coreLoss": 100,
})
print(result.values)
print(result.warnings, result.provenance.formula_ref)

const response = await fetch("https://rftools.io/api/py/v1/calculate", {
  method: "POST",
  headers: {
    "X-API-Key": process.env.RFTOOLS_API_KEY,
    "Content-Type": "application/json",
  },
  body: JSON.stringify({
    "slug": "class-d-efficiency",
    "inputs": {
      "outputPower": 50,
      "supplyVoltage": 36,
      "loadImpedance": 8,
      "rdson": 50,
      "mosfetCount": 4,
      "quiescentCurrent": 30,
      "switchingFreq": 400,
      "filterCutoff": 40,
      "outputPowerMin": 0,
      "outputPowerMax": 0,
      "supplyVoltageMin": 0,
      "supplyVoltageMax": 0,
      "tSwitch": 10,
      "coss": 200,
      "qg": 10,
      "vGate": 12,
      "dcr": 25,
      "coreLoss": 100
    }
  }),
});
console.log(response.status, await response.json());

package main

import (
	"bytes"
	"fmt"
	"io"
	"net/http"
	"os"
)

func main() {
	body := []byte(`{
	  "slug": "class-d-efficiency",
	  "inputs": {
	    "outputPower": 50,
	    "supplyVoltage": 36,
	    "loadImpedance": 8,
	    "rdson": 50,
	    "mosfetCount": 4,
	    "quiescentCurrent": 30,
	    "switchingFreq": 400,
	    "filterCutoff": 40,
	    "outputPowerMin": 0,
	    "outputPowerMax": 0,
	    "supplyVoltageMin": 0,
	    "supplyVoltageMax": 0,
	    "tSwitch": 10,
	    "coss": 200,
	    "qg": 10,
	    "vGate": 12,
	    "dcr": 25,
	    "coreLoss": 100
	  }
	}`)
	req, err := http.NewRequest("POST", "https://rftools.io/api/py/v1/calculate", bytes.NewReader(body))
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	req.Header.Set("X-API-Key", os.Getenv("RFTOOLS_API_KEY"))
	req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
	res, err := http.DefaultClient.Do(req)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	defer res.Body.Close()
	out, _ := io.ReadAll(res.Body)
	fmt.Println(res.Status, string(out))
}

application/json

{
  "slug": "class-d-efficiency",
  "values": {
    "conductionLoss": 0.625,
    "quiescentLoss": 1.08,
    "totalLoss": 1.705,
    "totalInput": 51.705,
    "efficiency": 96.70244657189826,
    "lossSwitching": 0.3241138738165582,
    "lossOutputCap": 0.10368,
    "lossGateDrive": 0.19200000000000003,
    "lossDcr": 0.31539351851851855,
    "lossCore": 0.2,
    "lossTotal": 2.8401873923350767,
    "loadPower": 50,
    "efficiencyLossModel": 94.62494829693381,
    "filterInductorUH": 22.507907903927652,
    "filterInductorChosenUH": 27,
    "filterCapUF": 0.703372121997739,
    "filterCapChosenUF": 0.82,
    "filterCutoffBuilt": 33.82449516143777,
    "filterCount": 2,
    "fetCount": 4,
    "efficiencyWorst": 94.62494829693381,
    "efficiencyWorstVoltage": 36,
    "efficiencyWorstPower": 50,
    "lossTotalWorst": 2.8401873923350767,
    "lossTotalWorstVoltage": 36,
    "lossTotalWorstPower": 50,
    "headroomWorst": 7.715728752538098,
    "headroomWorstVoltage": 36,
    "headroomWorstPower": 50,
    "rippleA": 0.8333333333333334,
    "rippleWorstA": 0.8333333333333334,
    "rippleWorstVoltage": 36,
    "peakCurrentWorst": 3.9522005725994043,
    "peakCurrentWorstVoltage": 36,
    "peakCurrentWorstPower": 50,
    "inductorRmsWorst": 2.511547405559045,
    "inductorRmsWorstPower": 50,
    "vdsRating": 60,
    "capVoltageRating": 63,
    "vdsRatingVoltage": 36
  },
  "warnings": [],
  "errors": [],
  "provenance": {
    "method": "calculator:class-d-efficiency",
    "version": "api@3f2c1a9b04de",
    "formulaRef": "International Rectifier AN-1070 (J. Cerezo), Class D Audio Amplifier Performance Relationship to MOSFET Parameters; Infineon AN-1198 (I. Ferstenberg, 2013), Bridging Class D Amplifiers",
    "assumptions": [
      {
        "code": "fets-in-conduction-path",
        "text": "One FET of each half bridge carries the load current at any instant, so N/2 FETs conduct: one in a half bridge (N = 2), two in a full bridge (N = 4) (IR AN-1070; Infineon AN-1198)."
      },
      {
        "code": "no-switching-or-gate-loss",
        "text": "Switching loss 0.5·I·V·(t_r + t_f)·f_sw, output-capacitance loss and gate-drive loss 2·Q_g·V·f_sw (IR AN-1070) are not included, so the efficiency is an upper bound."
      },
      {
        "code": "loss-model-adds-switching-and-filter",
        "text": "The loss model adds, per half bridge, AN-1070's switching ½·I·V_s·(t_r + t_f)·f_sw with I the load current averaged over a sine, its ½·C_oss·V_s²·f_sw and its gate drive 2·Q_g·V_driver·f_sw, and per output the filter inductor's DCR at the idle ripple and its core loss; it reports its own efficiency beside the upper bound. Reverse recovery is left out: AN-1070 scales it by a factor it does not give."
      },
      {
        "code": "butterworth-output-filter",
        "text": "Each output has a second-order Butterworth LC filter, L = R_L·√2/ω₀ and C = 1/(ω₀·R_L·√2) with R_L = Z_L/2 for a bridged load, its capacitor to ground, each part chosen at or above in E12 (TI SLAA701B, eqs. 5 and 6)."
      },
      {
        "code": "waveforms-at-the-sine-peak",
        "text": "The waveforms are drawn at the peak of the nominal power's sine, AD modulation: the leg's duty (1 + m)/2 for a modulation depth m, the inductor current about the load's peak current."
      }
    ],
    "validRange": {
      "status": "inside",
      "bounds": {
        "outputPower": {
          "min": 0.1,
          "max": null,
          "unit": "W"
        },
        "supplyVoltage": {
          "min": 1,
          "max": null,
          "unit": "V"
        },
        "loadImpedance": {
          "min": 1,
          "max": null,
          "unit": "Ω"
        },
        "rdson": {
          "min": 1,
          "max": null,
          "unit": "mΩ"
        },
        "mosfetCount": {
          "min": 2,
          "max": null,
          "unit": ""
        },
        "quiescentCurrent": {
          "min": 0,
          "max": null,
          "unit": "mA"
        },
        "switchingFreq": {
          "min": 50,
          "max": 5000,
          "unit": "kHz"
        },
        "filterCutoff": {
          "min": 20,
          "max": 500,
          "unit": "kHz"
        },
        "outputPowerMin": {
          "min": 0,
          "max": null,
          "unit": "W"
        },
        "outputPowerMax": {
          "min": 0,
          "max": null,
          "unit": "W"
        },
        "supplyVoltageMin": {
          "min": 0,
          "max": null,
          "unit": "V"
        },
        "supplyVoltageMax": {
          "min": 0,
          "max": null,
          "unit": "V"
        },
        "tSwitch": {
          "min": 0,
          "max": 10000,
          "unit": "ns"
        },
        "coss": {
          "min": 0,
          "max": 100000,
          "unit": "pF"
        },
        "qg": {
          "min": 0,
          "max": 10000,
          "unit": "nC"
        },
        "vGate": {
          "min": 1,
          "max": 20,
          "unit": "V"
        },
        "dcr": {
          "min": 0,
          "max": 100000,
          "unit": "mΩ"
        },
        "coreLoss": {
          "min": 0,
          "max": 100000,
          "unit": "mW"
        }
      },
      "outside": [],
      "model": null
    },
    "computedAt": "2026-09-24T14:05:11.003Z",
    "inputs": {
      "outputPower": 50,
      "supplyVoltage": 36,
      "loadImpedance": 8,
      "rdson": 50,
      "mosfetCount": 4,
      "quiescentCurrent": 30,
      "switchingFreq": 400,
      "filterCutoff": 40,
      "outputPowerMin": 0,
      "outputPowerMax": 0,
      "supplyVoltageMin": 0,
      "supplyVoltageMax": 0,
      "tSwitch": 10,
      "coss": 200,
      "qg": 10,
      "vGate": 12,
      "dcr": 25,
      "coreLoss": 100
    },
    "seed": null,
    "elapsedSeconds": 0.003
  }
}

{
  "detail": [
    {
      "type": "float_parsing",
      "loc": [
        "body",
        "inputs",
        "outputPower"
      ],
      "msg": "Input should be a valid number, unable to parse string as a number",
      "input": "abc"
    }
  ]
}

Eine als Text gesendete Eingabe. Es wurde nichts gezählt.

{
  "detail": "More than 120 requests in 60 seconds from this address.",
  "errorKind": "rate_limited",
  "limit": 120,
  "windowSeconds": 60,
  "upgradeUrl": "https://rftools.io/pricing/"
}

Zu viele Anfragen in einer Minute, mit Retry-After.

Dieselben Eingaben auf der RechnerseiteWirkungsgrad des Verstärkers der Klasse D, mit diesen Werten