Jaké jsou aplikační scénáře pro MOSFETy?

MOSFETy jsou široce používány v analogových a digitálních obvodech a úzce souvisejí s našimi životy. Výhody MOSFETů jsou: řídicí obvod je relativně jednoduchý. MOSFETy vyžadují mnohem menší hnací proud než BJT a obvykle je lze řídit přímo CMOS nebo otevřeným kolektorem TTL budicí obvody. Za druhé, MOSFETy se přepínají rychleji a mohou pracovat při vyšších rychlostech, protože nedochází k žádnému efektu ukládání náboje. Navíc MOSFETy nemají mechanismus sekundárního selhání. Čím vyšší teplota, často tím silnější výdrž, tím nižší je možnost tepelného průrazu, ale také v širším teplotním rozsahu pro zajištění lepšího výkonu. MOSFETy byly použity ve velkém množství aplikací, ve spotřební elektronice, průmyslových výrobcích, elektromechanických zařízení, chytré telefony a další přenosné digitální elektronické produkty lze nalézt všude.

Analýza případu aplikace MOSFET

1、Přepínání aplikací napájení

Podle definice tato aplikace vyžaduje, aby MOSFETy prováděly a pravidelně se vypínaly. Současně existují desítky topologií, které lze použít pro spínané napájení, jako je například DC-DC napájení běžně používané v základním buck měniči spoléhá na dva MOSFETy pro provádění spínací funkce, tyto přepínače střídavě v induktoru pro uložení energie a poté otevřete energii zátěži. V současné době často konstruktéři volí frekvence v řádu stovek kHz a dokonce i nad 1MHz, a to z toho důvodu, že čím vyšší frekvence, tím menší a lehčí magnetické součástky. Mezi druhé nejdůležitější parametry MOSFET ve spínaných zdrojích patří výstupní kapacita, prahové napětí, impedance hradla a lavinová energie.

2, aplikace řízení motoru

Další oblastí použití pro napájení jsou aplikace pro řízení motoruMOSFETy. Typické řídicí obvody s polovičním můstkem používají dva MOSFETy (plný můstek používá čtyři), ale doba vypnutí dvou MOSFETů (mrtvá doba) je stejná. Pro tuto aplikaci je velmi důležitá doba zpětné obnovy (trr). Při ovládání indukční zátěže (např. vinutí motoru) přepne řídicí obvod MOSFET v můstkovém obvodu do vypnutého stavu, v tomto okamžiku další spínač v můstkovém obvodu dočasně přepne proud přes diodu těla v MOSFETu. Proud tedy znovu cirkuluje a nadále pohání motor. Když první MOSFET opět vede, náboj uložený v druhé MOSFET diodě musí být odstraněn a vybit přes první MOSFET. Jedná se o energetickou ztrátu, takže čím kratší trr, tím menší ztráta.

3, automobilové aplikace

Použití výkonových MOSFETů v automobilových aplikacích za posledních 20 let rychle vzrostlo. MocMOSFETje vybrána proto, že dokáže odolat přechodným vysokonapěťovým jevům způsobeným běžnými automobilovými elektronickými systémy, jako je odlehčení zátěže a náhlé změny energie systému, a její balení je jednoduché, hlavně s použitím pouzder TO220 a TO247. Současně se aplikace jako elektricky ovládaná okna, vstřikování paliva, přerušované stěrače a tempomat postupně stávají standardem ve většině automobilů a při návrhu jsou vyžadována podobná elektrická zařízení. Během tohoto období se automobilové výkonové MOSFETy vyvinuly, protože motory, solenoidy a vstřikovače paliva se staly populárnějšími.

MOSFETy používané v automobilových zařízeních pokrývají široký rozsah napětí, proudů a odporu. Zařízení pro řízení motoru přemosťují konfigurace využívající modely průrazného napětí 30V a 40V, zařízení 60V se používají k pohonu zátěží, kde je třeba kontrolovat náhlé odlehčení zátěže a nárazové spouštění, a když se průmyslový standard přesune na 42V bateriové systémy, je vyžadována technologie 75V. Zařízení s vysokým pomocným napětím vyžadují použití modelů 100 V až 150 V a zařízení MOSFET nad 400 V se používají v jednotkách pohonu motoru a řídicích obvodech pro světlomety s vysokou intenzitou výboje (HID).

Automobilové pohonné proudy MOSFET se pohybují od 2A do více než 100A, s odporem v rozsahu od 2mΩ do 100mΩ. MOSFET zátěže zahrnují motory, ventily, lampy, topné komponenty, kapacitní piezoelektrické sestavy a DC/DC napájecí zdroje. Spínací frekvence se obvykle pohybují od 10 kHz do 100 kHz, s upozorněním, že ovládání motoru není vhodné pro spínání frekvencí nad 20 kHz. Dalšími hlavními požadavky jsou výkon UIS, provozní podmínky na hranici teploty křižovatky (-40 stupňů až 175 stupňů, někdy až 200 stupňů) a vysoká spolehlivost po životnosti vozu.

4, ovladač LED lamp a lucerny

V konstrukci LED lamp a luceren se často používá MOSFET, pro LED konstantní proudový ovladač obecně použijte NMOS. výkonový MOSFET a bipolární tranzistor se obvykle liší. Kapacita jeho brány je poměrně velká. Kondenzátor je třeba před vedením nabít. Když napětí kondenzátoru překročí prahové napětí, MOSFET začne vést. Proto je důležité při návrhu poznamenat, že zatěžovací kapacita pohonu brány musí být dostatečně velká, aby bylo zajištěno, že nabití ekvivalentní kapacity hradla (CEI) bude dokončeno během doby požadované systémem.

Rychlost spínání MOSFETu je vysoce závislá na nabíjení a vybíjení vstupní kapacity. I když uživatel nemůže snížit hodnotu Cin, ale může snížit hodnotu vnitřního odporu zdroje signálu hradlové smyčky Rs, čímž se sníží časové konstanty nabíjení a vybíjení hradlové smyčky, urychlí se rychlost přepínání, obecná schopnost pohonu IC se zde odráží především, říkáme, že výběrMOSFETodkazuje na externí integrované obvody MOSFET s konstantním proudem. vestavěné MOSFET IC není třeba brát v úvahu. Obecně řečeno, externí MOSFET bude uvažován pro proudy přesahující 1A. Aby bylo možné získat větší a flexibilnější kapacitu LED napájení, je externí MOSFET jediným způsobem, jak vybrat IC, které musí být řízeno příslušnou schopností, a vstupní kapacita MOSFET je klíčovým parametrem.