Care sunt scenariile de aplicare pentru MOSFET-uri?

MOSFET-urile sunt utilizate pe scară largă în circuitele analogice și digitale și sunt strâns legate de viața noastră. Avantajele MOSFET-urilor sunt: ​​circuitul de comandă este relativ simplu. MOSFET-urile necesită mult mai puțin curent de comandă decât BJT-urile și, de obicei, pot fi conduse direct de CMOS sau de colector deschis. Circuite de driver TTL. În al doilea rând, MOSFET-urile comută mai repede și pot funcționa la viteze mai mari, deoarece nu există niciun efect de stocare a încărcăturii. În plus, MOSFET-urile nu au un mecanism secundar de defecțiune. Cu cât temperatura este mai mare, de multe ori rezistența este mai puternică, cu atât este mai mică posibilitatea de defalcare termică, dar și într-un interval mai larg de temperatură pentru a oferi o performanță mai bună. MOSFET-urile au fost utilizate într-un număr mare de aplicații, în electronice de larg consum, produse industriale, electromecanice. echipamente, telefoane inteligente și alte produse electronice digitale portabile pot fi găsite peste tot.

Analiza cazului aplicației MOSFET

1, Comutarea aplicațiilor de alimentare

Prin definiție, această aplicație necesită ca MOSFET-urile să conducă și să se închidă periodic. În același timp, există zeci de topologii care pot fi utilizate pentru comutarea sursei de alimentare, cum ar fi sursa de alimentare DC-DC utilizată în mod obișnuit în convertizorul buck de bază se bazează pe două MOSFET-uri pentru a îndeplini funcția de comutare, aceste comutatoare alternativ în inductor pentru a stoca energie și apoi deschideți energia la sarcină. În prezent, designerii aleg adesea frecvențe în sute de kHz și chiar peste 1MHz, datorită faptului că cu cât frecvența este mai mare, cu atât componentele magnetice sunt mai mici și mai ușoare. Cei doi ca importanți parametri MOSFET în sursele de alimentare cu comutare includ capacitatea de ieșire, tensiunea de prag, impedanța porții și energia de avalanșă.

2, aplicații de control al motorului

Aplicațiile de control al motoarelor sunt un alt domeniu de aplicare pentru putereMOSFET-uri. Circuitele obișnuite de control pe jumătate de punte folosesc două MOSFET (punte completă utilizează patru), dar timpul de oprire a celor două MOSFET (timp mort) este egal. Pentru această aplicație, timpul de recuperare inversă (trr) este foarte important. Când controlați o sarcină inductivă (cum ar fi o înfășurare a motorului), circuitul de comandă comută MOSFET-ul din circuitul de punte în starea oprit, moment în care un alt comutator din circuitul de punte inversează temporar curentul prin dioda corpului din MOSFET. Astfel, curentul circulă din nou și continuă să alimenteze motorul. Când primul MOSFET conduce din nou, sarcina stocată în cealaltă diodă MOSFET trebuie îndepărtată și descărcată prin primul MOSFET. Aceasta este o pierdere de energie, deci cu cât trr este mai scurt, cu atât pierderea este mai mică.

3, aplicații auto

Utilizarea MOSFET-urilor de putere în aplicațiile auto a crescut rapid în ultimii 20 de ani. PutereMOSFETeste selectat deoarece poate rezista la fenomene tranzitorii de înaltă tensiune cauzate de sistemele electronice auto obișnuite, cum ar fi descărcarea sarcinii și schimbările bruște ale energiei sistemului, iar pachetul său este simplu, utilizând în principal pachetele TO220 și TO247. În același timp, aplicații precum geamurile electrice, injecția de combustibil, ștergătoarele intermitente și controlul vitezei de croazieră devin treptat standard în majoritatea automobile și sunt necesare dispozitive de alimentare similare în proiectare. În această perioadă, MOSFET-urile de putere auto au evoluat pe măsură ce motoarele, solenoizii și injectoarele de combustibil au devenit mai populare.

MOSFET-urile utilizate în dispozitivele auto acoperă o gamă largă de tensiuni, curenți și rezistență la pornire. Dispozitivele de control al motorului unesc configurațiile folosind modele de tensiune de întrerupere de 30V și 40V, dispozitivele de 60V sunt utilizate pentru a conduce sarcini în care condițiile de descărcare bruscă a sarcinii și de pornire la supratensiune trebuie controlate, iar tehnologia 75V este necesară atunci când standardul industrial este trecut la sistemele de baterii de 42V. Dispozitivele de înaltă tensiune auxiliară necesită utilizarea modelelor de la 100V până la 150V, iar dispozitivele MOSFET de peste 400V sunt utilizate în unitățile de acționare a motorului și circuitele de control pentru farurile cu descărcare de înaltă intensitate (HID).

Curenții de comandă MOSFET pentru automobile variază de la 2A la peste 100A, cu rezistență la pornire variind de la 2mΩ la 100mΩ. Sarcinile MOSFET includ motoare, supape, lămpi, componente de încălzire, ansambluri piezoelectrice capacitive și surse de alimentare DC/DC. Frecvențele de comutare variază de obicei între 10 kHz și 100 kHz, cu avertismentul că controlul motorului nu este potrivit pentru comutarea frecvențelor de peste 20 kHz. Alte cerințe majore sunt performanța UIS, condițiile de funcționare la limita de temperatură de joncțiune (-40 de grade până la 175 de grade, uneori până la 200 de grade) și fiabilitatea ridicată după durata de viață a mașinii.

4, lămpi LED și driver de felinare

În proiectarea lămpilor și felinarelor cu LED-uri folosiți adesea MOSFET, pentru driverul de curent constant LED, utilizați în general NMOS. MOSFET-ul de putere și tranzistorul bipolar sunt de obicei diferite. Capacitatea de poartă este relativ mare. Condensatorul trebuie încărcat înainte de conducție. Când tensiunea condensatorului depășește tensiunea de prag, MOSFET-ul începe să conducă. Prin urmare, este important să rețineți în timpul proiectării că capacitatea de încărcare a driverului de poartă trebuie să fie suficient de mare pentru a se asigura că încărcarea capacității echivalente a porții (CEI) este finalizată în timpul necesar de sistem.

Viteza de comutare a MOSFET este foarte dependentă de încărcarea și descărcarea capacității de intrare. Deși utilizatorul nu poate reduce valoarea Cin, dar poate reduce valoarea rezistenței interne a sursei de semnal buclei de acționare a porții Rs, reducând astfel constantele de timp de încărcare și descărcare a buclei de poartă, pentru a accelera viteza de comutare, capacitatea generală de unitate IC se reflectă în principal aici, spunem că alegerea deMOSFETse referă la circuitele integrate cu curent constant ale unității MOSFET externe. CI-urile MOSFET încorporate nu trebuie luate în considerare. În general, MOSFET-ul extern va fi luat în considerare pentru curenți care depășesc 1A. Pentru a obține o capacitate de alimentare LED mai mare și mai flexibilă, MOSFET-ul extern este singura modalitate de a alege IC-ul trebuie să fie condus de capacitatea corespunzătoare, iar capacitatea de intrare MOSFET este parametrul cheie.