Sections de la documentation

Efficacité de l'amplificateur de classe D

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

Slug class-d-efficiency. Estimez l'efficacité de l'amplificateur de classe D à partir des pertes de conduction du MOSFET et du courant de repos à une puissance de sortie donnée.

Entrées

Envoyez chacune de ces entrées dans inputs, dans les unités indiquées. La plupart sont obligatoires : un appel auquel il en manque une est refusé (400) et ne coûte rien ; une entrée dont le calculateur peut se passer prend la valeur par défaut indiquée. Une entrée hors de sa plage est tout de même calculée et signalée dans la provenance.

Entrées de class-d-efficiency
Nom	Unité	Plage	Valeur par défaut	Description
outputPowernombre	W	au moins 0.1	50	Puissance de sortie
supplyVoltagenombre	V	au moins 1	36	Tension d'alimentation
loadImpedancenombre	Ω	au moins 1	8	Impédance de charge
rdsonnombre	mΩ	au moins 1	50	Par MOSFET en milliohms
mosfetCountnombre	aucune	au moins 2	4	Demi-pont 2, pont complet (BTL) 4. Dans chaque demi-pont, un seul FET conduit la charge à la fois, donc N/2 conduisent
quiescentCurrentnombre	mA	au moins 0	30	Courant de repos
switchingFreqnombre	kHz	50 … 5000	400	La fréquence de la porteuse PWM.
filterCutoffnombre	kHz	20 … 500	40	La coupure Butterworth du filtre LC, qui dimensionne L et C à partir de la charge (TI SLAA701B).
outputPowerMinnombre	W	au moins 0	0	La puissance la plus faible en service, où les pertes fixes pèsent le plus ; 0 pour la valeur nominale.
outputPowerMaxnombre	W	au moins 0	0	La puissance sinusoïdale continue la plus élevée en service ; 0 pour la valeur nominale.
supplyVoltageMinnombre	V	au moins 0	0	L'alimentation la plus basse en service, qui doit encore permettre l'excursion à la puissance maximale ; 0 pour la valeur nominale.
supplyVoltageMaxnombre	V	au moins 0	0	L'alimentation la plus haute en service ; 0 pour la valeur nominale. Les tensions nominales des composants y sont évaluées.
tSwitchnombre	ns	0 … 10000	10	Somme des temps de montée et de descente des FET : ½·I·V_s·(t_r + t_f)·f_sw par demi-pont (IR AN-1070).
cossnombre	pF	0 … 100000	200	½·C_oss·V_s²·f_sw par demi-pont (IR AN-1070).
qgnombre	nC	0 … 10000	10	Par FET : 2·Q_g·V_driver·f_sw par demi-pont (IR AN-1070).
vGatenombre	V	1 … 20	12	Tension de commande de grille
dcrnombre	mΩ	0 … 100000	25	La résistance d'enroulement de chaque inductance de sortie.
coreLossnombre	mW	0 … 100000	100	Celles de chaque inductance de sortie, d'après sa fiche technique, à cette ondulation et à cette fréquence.

Sorties

Renvoyées dans values, par nom. Une valeur non bornée ou non définie vaut null.

Sorties de class-d-efficiency
Champ	Unité	Description
efficiencyprincipale	%	Rendement
conductionLoss	W	Pertes par conduction
quiescentLoss	W	Pertes de repos
totalLoss	W	Pertes de puissance totales
totalInput	W	Puissance d'entrée totale
lossSwitching	W	Pertes sur les fronts de commutation
lossOutputCap	W	Pertes dues à la capacité de sortie
lossGateDrive	W	Pertes de commande de grille
lossDcr	W	Pertes DCR de l'inductance de filtre
lossCore	W	Pertes fer de l'inductance de filtre
lossTotal	W	Pertes totales avec commutation et filtre
loadPower	W	Puissance fournie à la charge
efficiencyLossModel	%	Rendement avec pertes de commutation et de filtre
filterInductorUH	μH	Valeur d'inductance du filtre
filterInductorChosenUH	μH	Inductance de filtre choisie
filterCapUF	μF	Valeur de capacité du filtre
filterCapChosenUF	μF	Condensateur de filtre choisi
filterCutoffBuilt	kHz	Coupure du filtre, composants choisis
filterCount	aucune	Filtres de sortie
fetCount	aucune	MOSFET
efficiencyWorst	%	Rendement avec pertes de commutation et de filtre, pire cas
efficiencyWorstVoltage	V	Alimentation au rendement minimal
efficiencyWorstPower	W	Puissance de sortie au rendement minimal
lossTotalWorst	W	Pertes totales, pire cas
lossTotalWorstVoltage	V	Alimentation aux pertes maximales
lossTotalWorstPower	W	Puissance de sortie aux pertes maximales
headroomWorst	V	Marge de tension, pire cas
headroomWorstVoltage	V	Alimentation à la marge minimale
headroomWorstPower	W	Puissance de sortie à la marge minimale
rippleA	A	Ondulation du courant dans l'inductance de filtre
rippleWorstA	A	Ondulation du courant dans l'inductance de filtre, pire cas
rippleWorstVoltage	V	Alimentation à l'ondulation maximale
peakCurrentWorst	A	Courant crête, pire cas
peakCurrentWorstVoltage	V	Alimentation au courant crête maximal
peakCurrentWorstPower	W	Puissance de sortie au courant crête maximal
inductorRmsWorst	A	Courant RMS dans l'inductance de filtre, pire cas
inductorRmsWorstPower	W	Puissance de sortie au courant d'inductance maximal
vdsRating	V	Tenue en tension drain-source du MOSFET
capVoltageRating	V	Tension nominale du condensateur de filtre
vdsRatingVoltage	V	Alimentation retenue pour les tensions nominales

Comment l'appeler

Calculer : un appel, la requête et la réponse complètes, et ses erreurs.
Calcul par lots : ce calculateur avec d'autres, ou un balayage, en une seule requête.
Résoudre pour une valeur cible : la valeur d'une entrée qui amène une sortie à une cible.

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"
    }
  ]
}

Une entrée envoyée sous forme de texte. Rien n'a été décompté.

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

Trop de requêtes en une minute, avec Retry-After.

Les mêmes entrées sur la page du calculateurEfficacité de l'amplificateur de classe D, avec ces valeurs