Ποια είναι τα σενάρια εφαρμογής για τα MOSFET;

Τα MOSFET χρησιμοποιούνται ευρέως σε αναλογικά και ψηφιακά κυκλώματα και συνδέονται στενά με τη ζωή μας. Τα πλεονεκτήματα των MOSFET είναι: το κύκλωμα κίνησης είναι σχετικά απλό. Τα MOSFET απαιτούν πολύ λιγότερο ρεύμα κίνησης από τα BJT και συνήθως μπορούν να οδηγηθούν απευθείας από CMOS ή ανοιχτό συλλέκτη Κυκλώματα προγράμματος οδήγησης TTL. Δεύτερον, τα MOSFET αλλάζουν πιο γρήγορα και μπορούν να λειτουργήσουν σε υψηλότερες ταχύτητες επειδή δεν υπάρχει αποτέλεσμα αποθήκευσης φόρτισης. Επιπλέον, τα MOSFET δεν διαθέτουν δευτερεύοντα μηχανισμό αποτυχίας βλάβης. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, συχνά τόσο ισχυρότερη η αντοχή, τόσο μικρότερη είναι η πιθανότητα θερμικής διάσπασης, αλλά και σε μεγαλύτερο εύρος θερμοκρασίας για καλύτερη απόδοση. Τα MOSFET έχουν χρησιμοποιηθεί σε μεγάλο αριθμό εφαρμογών, σε ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, βιομηχανικά προϊόντα, ηλεκτρομηχανολογικά εξοπλισμός, έξυπνα τηλέφωνα και άλλα φορητά ψηφιακά ηλεκτρονικά προϊόντα μπορούν να βρεθούν παντού.

Ανάλυση περίπτωσης εφαρμογής MOSFET

1, Εφαρμογές τροφοδοσίας μεταγωγής

Εξ ορισμού, αυτή η εφαρμογή απαιτεί τα MOSFET να εκτελούνται και να κλείνουν περιοδικά. Ταυτόχρονα, υπάρχουν δεκάδες τοπολογίες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μεταγωγή τροφοδοσίας, όπως το τροφοδοτικό DC-DC που χρησιμοποιείται συνήθως στον βασικό μετατροπέα buck βασίζεται σε δύο MOSFET για την εκτέλεση της λειτουργίας μεταγωγής, αυτοί οι διακόπτες εναλλάξ στο πηνίο για αποθήκευση ενέργεια και μετά ανοίξτε την ενέργεια στο φορτίο. Επί του παρόντος, οι σχεδιαστές επιλέγουν συχνά συχνότητες στα εκατοντάδες kHz και ακόμη και πάνω από 1 MHz, λόγω του γεγονότος ότι όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα, τόσο μικρότερα και ελαφρύτερα είναι τα μαγνητικά στοιχεία. Οι δεύτερες πιο σημαντικές παράμετροι MOSFET στα τροφοδοτικά μεταγωγής περιλαμβάνουν την χωρητικότητα εξόδου, την τάση κατωφλίου, την αντίσταση πύλης και την ενέργεια χιονοστιβάδας.

2, εφαρμογές ελέγχου κινητήρα

Οι εφαρμογές ελέγχου κινητήρα είναι ένας άλλος τομέας εφαρμογής για την ισχύMOSFET. Τα τυπικά κυκλώματα ελέγχου μισής γέφυρας χρησιμοποιούν δύο MOSFET (η πλήρης γέφυρα χρησιμοποιεί τέσσερα), αλλά ο χρόνος απενεργοποίησης των δύο MOSFET (νεκρός χρόνος) είναι ίσος. Για αυτήν την εφαρμογή, ο αντίστροφος χρόνος ανάκτησης (trr) είναι πολύ σημαντικός. Κατά τον έλεγχο ενός επαγωγικού φορτίου (όπως μια περιέλιξη κινητήρα), το κύκλωμα ελέγχου αλλάζει το MOSFET στο κύκλωμα γέφυρας σε κατάσταση απενεργοποίησης, οπότε ένας άλλος διακόπτης στο κύκλωμα γέφυρας αντιστρέφει προσωρινά το ρεύμα μέσω της διόδου σώματος στο MOSFET. Έτσι, το ρεύμα κυκλοφορεί ξανά και συνεχίζει να τροφοδοτεί τον κινητήρα. Όταν το πρώτο MOSFET ενεργοποιηθεί ξανά, το φορτίο που είναι αποθηκευμένο στην άλλη δίοδο MOSFET πρέπει να αφαιρεθεί και να εκφορτιστεί μέσω του πρώτου MOSFET. Αυτή είναι μια απώλεια ενέργειας, επομένως όσο μικρότερη είναι η trr, τόσο μικρότερη είναι η απώλεια.

3, εφαρμογές αυτοκινήτων

Η χρήση των ισχυρών MOSFET σε εφαρμογές αυτοκινήτων έχει αυξηθεί ραγδαία τα τελευταία 20 χρόνια. ΕξουσίαMOSFETεπιλέγεται επειδή μπορεί να αντέξει παροδικά φαινόμενα υψηλής τάσης που προκαλούνται από τα κοινά ηλεκτρονικά συστήματα του αυτοκινήτου, όπως απόρριψη φορτίου και ξαφνικές αλλαγές στην ενέργεια του συστήματος, και το πακέτο του είναι απλό, χρησιμοποιώντας κυρίως πακέτα TO220 και TO247. Ταυτόχρονα, εφαρμογές όπως τα ηλεκτρικά παράθυρα, ο ψεκασμός καυσίμου, οι διακοπτόμενοι υαλοκαθαριστήρες και το cruise control γίνονται σταδιακά στάνταρ στα περισσότερα αυτοκίνητα και απαιτούνται παρόμοιες συσκευές ισχύος στο σχεδιασμό. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, τα MOSFET ισχύος αυτοκινήτων εξελίχθηκαν καθώς οι κινητήρες, οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες και τα μπεκ ψεκασμού καυσίμου έγιναν πιο δημοφιλή.

Τα MOSFET που χρησιμοποιούνται σε συσκευές αυτοκινήτων καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα τάσεων, ρευμάτων και αντίστασης. Οι συσκευές ελέγχου κινητήρα γεφυρώνουν τις διαμορφώσεις χρησιμοποιώντας μοντέλα τάσης διάσπασης 30V και 40V, συσκευές 60V χρησιμοποιούνται για την κίνηση φορτίων όπου πρέπει να ελέγχονται οι συνθήκες ξαφνικής εκφόρτωσης και εκκίνησης από υπέρταση και απαιτείται τεχνολογία 75V όταν το βιομηχανικό πρότυπο μετατοπίζεται σε συστήματα μπαταριών 42V. Οι συσκευές υψηλής βοηθητικής τάσης απαιτούν τη χρήση μοντέλων 100V έως 150V και οι συσκευές MOSFET άνω των 400V χρησιμοποιούνται σε μονάδες οδήγησης κινητήρα και κυκλώματα ελέγχου για προβολείς υψηλής έντασης εκφόρτισης (HID).

Τα ρεύματα μετάδοσης κίνησης MOSFET αυτοκινήτου κυμαίνονται από 2A έως πάνω από 100A, με αντίσταση που κυμαίνεται από 2mΩ έως 100mΩ. Τα φορτία MOSFET περιλαμβάνουν κινητήρες, βαλβίδες, λαμπτήρες, εξαρτήματα θέρμανσης, χωρητικά πιεζοηλεκτρικά συγκροτήματα και τροφοδοτικά DC/DC. Οι συχνότητες μεταγωγής κυμαίνονται συνήθως από 10 kHz έως 100 kHz, με την προειδοποίηση ότι ο έλεγχος κινητήρα δεν είναι κατάλληλος για εναλλαγή συχνοτήτων άνω των 20 kHz. Άλλες βασικές απαιτήσεις είναι η απόδοση του UIS, οι συνθήκες λειτουργίας στο όριο θερμοκρασίας διασταύρωσης (-40 μοίρες έως 175 μοίρες, μερικές φορές έως 200 μοίρες) και η υψηλή αξιοπιστία πέρα ​​από τη διάρκεια ζωής του αυτοκινήτου.

4, οδηγός λαμπτήρων LED και φαναριών

Στο σχεδιασμό των λαμπτήρων LED και των φαναριών χρησιμοποιούν συχνά MOSFET, για οδηγό σταθερού ρεύματος LED, γενικά χρησιμοποιούν NMOS. ισχύς MOSFET και διπολικό τρανζίστορ είναι συνήθως διαφορετικά. Η χωρητικότητα της πύλης του είναι σχετικά μεγάλη. Ο πυκνωτής πρέπει να φορτιστεί πριν από την αγωγή. Όταν η τάση του πυκνωτή υπερβεί την τάση κατωφλίου, το MOSFET αρχίζει να αγωγιάζει. Επομένως, είναι σημαντικό να σημειωθεί κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού ότι η χωρητικότητα φορτίου του οδηγού πύλης πρέπει να είναι αρκετά μεγάλη ώστε να διασφαλίζεται ότι η φόρτιση της ισοδύναμης χωρητικότητας πύλης (CEI) ολοκληρώνεται εντός του χρόνου που απαιτείται από το σύστημα.

Η ταχύτητα μεταγωγής του MOSFET εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη φόρτιση και την εκφόρτιση της χωρητικότητας εισόδου. Παρόλο που ο χρήστης δεν μπορεί να μειώσει την τιμή του Cin, αλλά μπορεί να μειώσει την τιμή της εσωτερικής αντίστασης Rs της πηγής σήματος βρόχου πύλης, μειώνοντας έτσι τις σταθερές χρόνου φόρτισης και εκφόρτισης βρόχου πύλης, για να επιταχύνει την ταχύτητα μεταγωγής, τη γενική ικανότητα κίνησης IC αντανακλάται κυρίως εδώ, λέμε ότι η επιλογή τουMOSFETαναφέρεται στα εξωτερικά IC σταθερού ρεύματος μονάδας MOSFET. Τα ενσωματωμένα IC MOSFET δεν χρειάζεται να ληφθούν υπόψη. Σε γενικές γραμμές, το εξωτερικό MOSFET θα λαμβάνεται υπόψη για ρεύματα που υπερβαίνουν το 1Α. Για να αποκτήσετε μεγαλύτερη και πιο ευέλικτη ικανότητα ισχύος LED, το εξωτερικό MOSFET είναι ο μόνος τρόπος για να επιλέξετε το IC που πρέπει να καθοδηγείται από την κατάλληλη ικανότητα και η χωρητικότητα εισόδου MOSFET είναι η βασική παράμετρος.