Kakšni so scenariji uporabe za MOSFET?

MOSFET-ji se pogosto uporabljajo v analognih in digitalnih vezjih in so tesno povezani z našimi življenji. Prednosti MOSFET-jev so: pogonsko vezje je razmeroma preprosto. MOSFET-ji zahtevajo veliko manj pogonskega toka kot BJT-ji in jih običajno lahko poganja neposredno CMOS ali odprt kolektor. Gonilna vezja TTL. Drugič, MOSFET-ji preklopijo hitreje in lahko delujejo pri višjih hitrostih, ker ni učinka shranjevanja naboja. Poleg tega MOSFET-ji nimajo mehanizma sekundarne okvare. Višja kot je temperatura, pogosto močnejša je vzdržljivost, manjša je možnost toplotne okvare, vendar tudi v širšem temperaturnem območju za zagotavljanje boljše zmogljivosti. MOSFET-ji so bili uporabljeni v številnih aplikacijah, v potrošniški elektroniki, industrijskih izdelkih, elektromehanskih opremo, pametne telefone in druge prenosne digitalne elektronske izdelke je mogoče najti povsod.

Analiza primera uporabe MOSFET

1、Aplikacije preklopnega napajanja

Po definiciji ta aplikacija zahteva, da se MOSFET-ji občasno izvajajo in izklapljajo. Hkrati obstaja na desetine topologij, ki jih je mogoče uporabiti za preklopno napajanje, kot je napajalnik DC-DC, ki se običajno uporablja v osnovnem pretvorniku za preklop, ki se zanaša na dva MOSFET-ja za izvajanje preklopne funkcije, ta stikala pa izmenično v induktorju za shranjevanje energije, nato pa odprite energijo obremenitvi. Trenutno oblikovalci pogosto izbirajo frekvence v stotinah kHz in celo nad 1MHz, ker višja kot je frekvenca, manjše in lažje so magnetne komponente. Drugi najpomembnejši parametri MOSFET v stikalnih napajalnikih vključujejo izhodno kapacitivnost, mejno napetost, impedanco vrat in lavinsko energijo.

2, aplikacije za nadzor motorja

Aplikacije za krmiljenje motorjev so drugo področje uporabe za močMOSFET-ji. Tipična polmostna krmilna vezja uporabljajo dva MOSFET-a (polni most uporablja štiri), vendar je čas izklopa dveh MOSFET-ov (mrtvi čas) enak. Za to aplikacijo je čas povratne obnovitve (trr) zelo pomemben. Pri krmiljenju induktivne obremenitve (kot je navitje motorja) krmilno vezje preklopi MOSFET v mostnem vezju v izklopljeno stanje, pri čemer drugo stikalo v mostnem vezju začasno obrne tok skozi ohišje diode v MOSFET. Tako tok ponovno kroži in nadaljuje z napajanjem motorja. Ko prvi MOSFET ponovno prevaja, je treba naboj, shranjen v drugi MOSFET diodi, odstraniti in izprazniti skozi prvi MOSFET. To je izguba energije, zato krajši kot je trr, manjša je izguba.

3, avtomobilske aplikacije

Uporaba močnostnih MOSFET-ov v avtomobilskih aplikacijah je v zadnjih 20 letih hitro narasla. MočMOSFETje izbran, ker lahko prenese prehodne visokonapetostne pojave, ki jih povzročajo običajni avtomobilski elektronski sistemi, kot so razbremenitev in nenadne spremembe v energiji sistema, in njegovo ohišje je preprosto, v glavnem uporablja ohišja TO220 in TO247. Istočasno aplikacije, kot so električni pomik stekel, vbrizgavanje goriva, brisalci s prekinitvami in tempomat, postopoma postajajo standard v večini avtomobilov, podobne električne naprave pa so potrebne tudi pri načrtovanju. V tem obdobju so se motorji, solenoidi in injektorji za gorivo razvili kot motorji, solenoidi in injektorji goriva.

MOSFET-ji, ki se uporabljajo v avtomobilskih napravah, pokrivajo širok razpon napetosti, tokov in upornosti. Naprave za krmiljenje motorja premostijo konfiguracije z uporabo modelov prebojne napetosti 30 V in 40 V, naprave 60 V se uporabljajo za pogon bremen, kjer je treba nadzorovati nenadno razbremenitev obremenitve in pogoje zagona zaradi prenapetosti, pri prehodu industrijskega standarda na 42 V baterijske sisteme pa je potrebna tehnologija 75 V. Naprave z visoko pomožno napetostjo zahtevajo uporabo modelov od 100 V do 150 V, naprave MOSFET nad 400 V pa se uporabljajo v pogonskih enotah motorja in krmilnih vezjih za žaromete z visoko intenzivnostjo razelektritve (HID).

Avtomobilski pogonski tokovi MOSFET segajo od 2 A do več kot 100 A, z uporom vklopa v razponu od 2 mΩ do 100 mΩ. Obremenitve MOSFET vključujejo motorje, ventile, svetilke, grelne komponente, kapacitivne piezoelektrične sklope in napajalnike DC/DC. Preklopne frekvence se običajno gibljejo od 10kHz do 100kHz, z opozorilom, da nadzor motorja ni primeren za preklopne frekvence nad 20kHz. Druge glavne zahteve so zmogljivost UIS, pogoji delovanja pri mejni temperaturi spoja (od –40 stopinj do 175 stopinj, včasih tudi do 200 stopinj) in visoka zanesljivost, ki presega življenjsko dobo avtomobila.

4, LED sijalke in gonilnik luči

Pri oblikovanju LED svetilk in luči pogosto uporabljajo MOSFET, za gonilnik LED s konstantnim tokom pa običajno uporabljajo NMOS. Moč MOSFET in bipolarnega tranzistorja je običajno različna. Njegova kapacitivnost vrat je relativno velika. Pred prevodom je treba kondenzator napolniti. Ko napetost kondenzatorja preseže mejno napetost, začne MOSFET prevajati. Zato je med načrtovanjem pomembno upoštevati, da mora biti nosilnost gonilnika vrat dovolj velika, da zagotovi, da se polnjenje ekvivalentne kapacitivnosti vrat (CEI) zaključi v času, ki ga zahteva sistem.

Preklopna hitrost MOSFET-a je zelo odvisna od polnjenja in praznjenja vhodne kapacitivnosti. Čeprav uporabnik ne more zmanjšati vrednosti Cin, lahko pa zmanjša vrednost notranjega upora vira signala pogonske zanke vrat Rs, s čimer se zmanjšajo časovne konstante polnjenja in praznjenja vratne zanke, da se pospeši hitrost preklapljanja, splošna zmogljivost pogona IC se odraža predvsem tukaj, pravimo, da je izbiraMOSFETse nanaša na IC-je zunanjega pogona MOSFET s konstantnim tokom. vgrajenih MOSFET IC ni treba upoštevati. Na splošno bo zunanji MOSFET upoštevan za tokove, ki presegajo 1 A. Da bi pridobili večjo in bolj prilagodljivo moč LED, je zunanji MOSFET edini način za izbiro IC, ki ga mora poganjati ustrezna zmogljivost, vhodna kapacitivnost MOSFET pa je ključni parameter.