Wat zijn de toepassingsscenario's voor MOSFET's?

MOSFET's worden veel gebruikt in analoge en digitale circuits en zijn nauw verbonden met ons leven. De voordelen van MOSFET's zijn: het stuurcircuit is relatief eenvoudig. MOSFET's vereisen veel minder stuurstroom dan BJT's en kunnen meestal rechtstreeks worden aangestuurd door CMOS of open collector TTL-stuurcircuits. Ten tweede schakelen MOSFET's sneller en kunnen ze op hogere snelheden werken omdat er geen ladingsopslageffect is. Bovendien hebben MOSFET's geen secundair storingsmechanisme. Hoe hoger de temperatuur, vaak hoe sterker het uithoudingsvermogen, hoe kleiner de kans op thermische storing, maar ook in een groter temperatuurbereik om betere prestaties te leveren. MOSFET's zijn in een groot aantal toepassingen gebruikt, in consumentenelektronica, industriële producten, elektromechanische apparatuur, smartphones en andere draagbare digitale elektronische producten zijn overal te vinden.

MOSFET-toepassingscasusanalyse

1. Schakelende voedingstoepassingen

Per definitie vereist deze toepassing dat MOSFET's periodiek worden uitgevoerd en afgesloten. Tegelijkertijd zijn er tientallen topologieën die kunnen worden gebruikt voor het schakelen van de voeding, zoals de DC-DC-voeding die gewoonlijk wordt gebruikt in de standaard buck-converter en die afhankelijk is van twee MOSFET's om de schakelfunctie uit te voeren, waarbij deze schakelaars afwisselend in de inductor worden opgeslagen energie, en open vervolgens de energie voor de belasting. Momenteel kiezen ontwerpers vaak voor frequenties in de honderden kHz en zelfs boven 1MHz, vanwege het feit dat hoe hoger de frequentie, hoe kleiner en lichter de magnetische componenten zijn. De op een na belangrijkste MOSFET-parameters bij schakelende voedingen zijn uitgangscapaciteit, drempelspanning, poortimpedantie en lawine-energie.

2, motorbesturingstoepassingen

Motorbesturingstoepassingen zijn een ander toepassingsgebied voor vermogenMOSFET's. Typische stuurcircuits met een halve brug gebruiken twee MOSFET's (volledige brug gebruikt er vier), maar de uitschakeltijd (dode tijd) van de twee MOSFET's is gelijk. Voor deze toepassing is de omgekeerde hersteltijd (trr) erg belangrijk. Bij het besturen van een inductieve belasting (zoals een motorwikkeling) schakelt het stuurcircuit de MOSFET in het brugcircuit naar de uit-status, op welk punt een andere schakelaar in het brugcircuit tijdelijk de stroom door de lichaamsdiode in de MOSFET omkeert. De stroom circuleert dus weer en blijft de motor van stroom voorzien. Wanneer de eerste MOSFET weer geleidt, moet de lading die is opgeslagen in de andere MOSFET-diode worden verwijderd en via de eerste MOSFET worden ontladen. Dit is een energieverlies, dus hoe korter de trr, hoe kleiner het verlies.

3, automobieltoepassingen

Het gebruik van krachtige MOSFET's in automobieltoepassingen is de afgelopen twintig jaar snel gegroeid. StroomMOSFETis geselecteerd omdat het bestand is tegen voorbijgaande hoogspanningsverschijnselen die worden veroorzaakt door de gebruikelijke elektronische systemen in de auto-industrie, zoals belastingafschakeling en plotselinge veranderingen in systeemenergie, en het pakket is eenvoudig en maakt voornamelijk gebruik van TO220- en TO247-pakketten. Tegelijkertijd worden toepassingen zoals elektrisch bedienbare ramen, brandstofinjectie, ruitenwissers met intervalschakeling en cruise control geleidelijk standaard in de meeste auto's, en zijn soortgelijke elektrische apparaten vereist in het ontwerp. Gedurende deze periode evolueerden MOSFET's voor auto's naarmate motoren, elektromagneten en brandstofinjectoren populairder werden.

MOSFET's die in auto-apparaten worden gebruikt, bestrijken een breed scala aan spanningen, stromen en aan-weerstand. Motorbesturingsapparaten overbruggen configuraties met behulp van 30V- en 40V-doorslagspanningsmodellen, 60V-apparaten worden gebruikt om belastingen aan te drijven waarbij plotselinge belastingontlading en piekstartomstandigheden moeten worden gecontroleerd, en 75V-technologie is vereist wanneer de industriestandaard wordt verschoven naar 42V-accusystemen. Apparaten met hoge hulpspanning vereisen het gebruik van modellen van 100 V tot 150 V, en MOSFET-apparaten boven 400 V worden gebruikt in motoraandrijfunits en regelcircuits voor HID-koplampen (High Intensity Discharge).

MOSFET-aandrijfstromen voor auto's variëren van 2A tot meer dan 100A, met een aan-weerstand variërend van 2mΩ tot 100mΩ. MOSFET-belastingen omvatten motoren, kleppen, lampen, verwarmingscomponenten, capacitieve piëzo-elektrische assemblages en DC/DC-voedingen. Schakelfrequenties variëren doorgaans van 10 kHz tot 100 kHz, met het voorbehoud dat motorbesturing niet geschikt is voor schakelfrequenties boven 20 kHz. Andere belangrijke vereisten zijn UIS-prestaties, bedrijfsomstandigheden bij de temperatuurgrens van het kruispunt (-40 graden tot 175 graden, soms tot 200 graden) en hoge betrouwbaarheid gedurende de hele levensduur van de auto.

4, LED-lampen en lantaarns driver

Bij het ontwerpen van LED-lampen en lantaarns wordt vaak MOSFET gebruikt, voor LED-constante stroomdrivers wordt doorgaans NMOS gebruikt. vermogens-MOSFET en bipolaire transistor zijn meestal verschillend. De poortcapaciteit is relatief groot. De condensator moet vóór geleiding worden opgeladen. Wanneer de condensatorspanning de drempelspanning overschrijdt, begint de MOSFET te geleiden. Daarom is het belangrijk om tijdens het ontwerp op te merken dat de laadcapaciteit van de gate-driver groot genoeg moet zijn om ervoor te zorgen dat het opladen van de equivalente gate-capaciteit (CEI) wordt voltooid binnen de tijd die het systeem nodig heeft.

De schakelsnelheid van de MOSFET is sterk afhankelijk van het opladen en ontladen van de ingangscapaciteit. Hoewel de gebruiker de waarde van Cin niet kan verminderen, maar wel de waarde van de interne weerstand Rs van de poortaandrijflussignaalbron kan verminderen, waardoor de laad- en ontlaadtijdconstanten van de poortlus worden verminderd, om de schakelsnelheid te versnellen, is de algemene IC-aandrijfmogelijkheid komt hier vooral tot uiting, we zeggen dat de keuze voorMOSFETverwijst naar de externe MOSFET-IC's met constante stroom. ingebouwde MOSFET IC's hoeven niet in aanmerking te worden genomen. Over het algemeen zal de externe MOSFET in aanmerking komen voor stromen groter dan 1A. Om een ​​grotere en flexibelere LED-vermogenscapaciteit te verkrijgen, is de externe MOSFET de enige manier om te kiezen, het IC moet worden aangestuurd door de juiste capaciteit, en de MOSFET-ingangscapaciteit is de belangrijkste parameter.