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Eficiencia del amplificador clase D

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

Slug class-d-efficiency. Estima la eficiencia del amplificador clase D a partir de las pérdidas de conducción del MOSFET y la corriente de reposo a una potencia de salida dada.

Entradas

Envíe cada una de estas en inputs, en las unidades indicadas. La mayoría son obligatorias: una llamada a la que le falte una se rechaza (400) y no cuesta nada; una de la que la calculadora puede prescindir toma el valor predeterminado indicado. Una entrada fuera de su rango se calcula igualmente y se marca en la procedencia.

Entradas de class-d-efficiency
Nombre	Unidad	Rango	Valor predeterminado	Descripción
outputPowernúmero	W	al menos 0.1	50	Potencia de salida
supplyVoltagenúmero	V	al menos 1	36	Tensión de alimentación
loadImpedancenúmero	Ω	al menos 1	8	Impedancia de carga
rdsonnúmero	mΩ	al menos 1	50	Por MOSFET en miliohmios
mosfetCountnúmero	ninguna	al menos 2	4	Medio puente 2, puente completo (BTL) 4. En cada medio puente un solo FET conduce la carga a la vez, así que conducen N/2
quiescentCurrentnúmero	mA	al menos 0	30	Corriente de reposo
switchingFreqnúmero	kHz	50 … 5000	400	Frecuencia de la portadora PWM.
filterCutoffnúmero	kHz	20 … 500	40	Frecuencia de corte Butterworth del filtro LC, con la que se dimensionan L y C a partir de la carga (TI SLAA701B).
outputPowerMinnúmero	W	al menos 0	0	La potencia más baja en servicio, donde más pesan las pérdidas fijas; 0 para usar la nominal.
outputPowerMaxnúmero	W	al menos 0	0	La potencia sinusoidal continua más alta en servicio; 0 para usar la nominal.
supplyVoltageMinnúmero	V	al menos 0	0	La alimentación más baja en servicio, que aún debe entregar la potencia máxima; 0 para usar la nominal.
supplyVoltageMaxnúmero	V	al menos 0	0	La alimentación más alta en servicio; 0 para usar la nominal. Las tensiones nominales de los componentes se toman con ella.
tSwitchnúmero	ns	0 … 10000	10	Tiempos de subida y bajada de los FET sumados: ½·I·V_s·(t_r + t_f)·f_sw por semipuente (IR AN-1070).
cossnúmero	pF	0 … 100000	200	½·C_oss·V_s²·f_sw por semipuente (IR AN-1070).
qgnúmero	nC	0 … 10000	10	Por FET: 2·Q_g·V_driver·f_sw por semipuente (IR AN-1070).
vGatenúmero	V	1 … 20	12	Tensión de excitación de puerta
dcrnúmero	mΩ	0 … 100000	25	Resistencia del devanado de cada inductor de salida.
coreLossnúmero	mW	0 … 100000	100	La de cada inductor de salida, según su hoja de datos, con este rizado y esta frecuencia.

Salidas

Se devuelven en values, por nombre. Un valor ilimitado o no definido es null.

Salidas de class-d-efficiency
Campo	Unidad	Descripción
efficiencyprincipal	%	Eficiencia
conductionLoss	W	Pérdida de conducción
quiescentLoss	W	Pérdida de reposo
totalLoss	W	Pérdida total de potencia
totalInput	W	Potencia total de entrada
lossSwitching	W	Pérdidas en los flancos de conmutación
lossOutputCap	W	Pérdidas por capacitancia de salida
lossGateDrive	W	Pérdidas por excitación de puerta
lossDcr	W	Pérdidas por DCR del inductor de filtro
lossCore	W	Pérdidas en el núcleo del inductor de filtro
lossTotal	W	Pérdidas totales con conmutación y filtro
loadPower	W	Potencia entregada a la carga
efficiencyLossModel	%	Eficiencia con pérdidas de conmutación y filtro
filterInductorUH	μH	Inductancia del filtro
filterInductorChosenUH	μH	Inductor de filtro elegido
filterCapUF	μF	Capacitancia del filtro
filterCapChosenUF	μF	Condensador de filtro elegido
filterCutoffBuilt	kHz	Frecuencia de corte del filtro, componentes elegidos
filterCount	ninguna	Filtros de salida
fetCount	ninguna	MOSFET
efficiencyWorst	%	Eficiencia con pérdidas de conmutación y filtro, peor caso
efficiencyWorstVoltage	V	Alimentación con la peor eficiencia
efficiencyWorstPower	W	Potencia de salida con la peor eficiencia
lossTotalWorst	W	Pérdidas totales, peor caso
lossTotalWorstVoltage	V	Alimentación con las peores pérdidas
lossTotalWorstPower	W	Potencia de salida con las peores pérdidas
headroomWorst	V	Margen de tensión, peor caso
headroomWorstVoltage	V	Alimentación con el menor margen
headroomWorstPower	W	Potencia de salida con el menor margen
rippleA	A	Rizado del inductor de filtro
rippleWorstA	A	Rizado del inductor de filtro, peor caso
rippleWorstVoltage	V	Alimentación con el peor rizado
peakCurrentWorst	A	Corriente de pico, peor caso
peakCurrentWorstVoltage	V	Alimentación con la peor corriente de pico
peakCurrentWorstPower	W	Potencia de salida con la peor corriente de pico
inductorRmsWorst	A	Corriente RMS del inductor de filtro, peor caso
inductorRmsWorstPower	W	Potencia de salida con la peor corriente del inductor
vdsRating	V	Tensión nominal drenador-fuente del MOSFET
capVoltageRating	V	Tensión nominal del condensador de filtro
vdsRatingVoltage	V	Alimentación para las tensiones nominales

Cómo llamarla

Calcular: una llamada, la solicitud y la respuesta completas, y sus errores.
Cálculo por lotes: esta calculadora con otras, o un barrido, en una sola solicitud.
Resolver para un valor objetivo: el valor de una entrada que lleva una salida a un objetivo.

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"
    }
  ]
}

Una entrada enviada como texto. No se contó nada.

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

Demasiadas solicitudes en un minuto, con Retry-After.

Las mismas entradas en la página de la calculadoraEficiencia del amplificador clase D, con estos valores