Quais são os cenários de aplicação para MOSFETs? -Olukey

Os MOSFETs são amplamente utilizados em circuitos analógicos e digitais e estão intimamente relacionados às nossas vidas. As vantagens dos MOSFETs são: o circuito de acionamento é relativamente simples. Os MOSFETs requerem muito menos corrente de acionamento do que os BJTs e geralmente podem ser acionados diretamente por CMOS ou coletor aberto Circuitos de driver TTL. Segundo, os MOSFETs comutam mais rapidamente e podem operar em velocidades mais altas porque não há efeito de armazenamento de carga. Além disso, os MOSFETs não possuem um mecanismo de falha secundária. Quanto mais alta a temperatura, muitas vezes mais forte a resistência, menor a possibilidade de ruptura térmica, mas também em uma faixa de temperatura mais ampla para proporcionar melhor desempenho. Os MOSFETs têm sido usados em um grande número de aplicações, em eletrônicos de consumo, produtos industriais, eletromecânicos. equipamentos, smartphones e outros produtos eletrônicos digitais portáteis podem ser encontrados em todos os lugares.

Análise de caso de aplicação MOSFET

1、Comutação de aplicações de fonte de alimentação

Por definição, esta aplicação exige que os MOSFETs conduzam e desliguem periodicamente. Ao mesmo tempo, existem dezenas de topologias que podem ser usadas para chavear a fonte de alimentação, como a fonte de alimentação DC-DC comumente usada no conversor buck básico, que depende de dois MOSFETs para executar a função de comutação, esses interruptores alternadamente no indutor para armazenar energia e, em seguida, abra a energia para a carga. Atualmente, os projetistas costumam escolher frequências na casa das centenas de kHz e até acima de 1 MHz, devido ao fato de que quanto maior a frequência, menores e mais leves serão os componentes magnéticos. Os segundos parâmetros MOSFET mais importantes na comutação de fontes de alimentação incluem capacitância de saída, tensão limite, impedância de porta e energia de avalanche.

2, aplicações de controle de motor

As aplicações de controle de motores são outra área de aplicação paraMOSFETs. Os circuitos de controle de meia ponte típicos usam dois MOSFETs (a ponte completa usa quatro), mas o tempo desligado dos dois MOSFETs (tempo morto) é igual. Para esta aplicação, o tempo de recuperação reversa (trr) é muito importante. Ao controlar uma carga indutiva (como o enrolamento de um motor), o circuito de controle comuta o MOSFET no circuito de ponte para o estado desligado, ponto em que outro interruptor no circuito de ponte inverte temporariamente a corrente através do diodo do corpo no MOSFET. Assim, a corrente volta a circular e continua a alimentar o motor. Quando o primeiro MOSFET conduzir novamente, a carga armazenada no outro diodo MOSFET deverá ser removida e descarregada através do primeiro MOSFET. Esta é uma perda de energia, portanto, quanto menor o trr, menor será a perda.

3, aplicações automotivas

O uso de MOSFETs de potência em aplicações automotivas cresceu rapidamente nos últimos 20 anos. PoderMOSFETé selecionado porque pode suportar fenômenos transitórios de alta tensão causados pelos sistemas eletrônicos automotivos comuns, como rejeição de carga e mudanças repentinas na energia do sistema, e seu pacote é simples, principalmente usando pacotes TO220 e TO247. Ao mesmo tempo, aplicações como vidros elétricos, injeção de combustível, limpadores intermitentes e controle de cruzeiro estão gradualmente se tornando padrão na maioria dos automóveis, e dispositivos de potência semelhantes são necessários no projeto. Durante este período, os MOSFETs de potência automotiva evoluíram à medida que motores, solenóides e injetores de combustível se tornaram mais populares.

Os MOSFETs usados em dispositivos automotivos cobrem uma ampla gama de tensões, correntes e resistências. Dispositivos de controle de motor conectam configurações usando modelos de tensão de ruptura de 30 V e 40 V, dispositivos de 60 V são usados para acionar cargas onde descargas repentinas de carga e condições de partida por surto devem ser controladas, e a tecnologia de 75 V é necessária quando o padrão da indústria é alterado para sistemas de bateria de 42 V. Dispositivos de alta tensão auxiliar requerem o uso de modelos de 100 V a 150 V, e dispositivos MOSFET acima de 400 V são usados em unidades de acionamento de motor e circuitos de controle para faróis de descarga de alta intensidade (HID).

As correntes de acionamento MOSFET automotivo variam de 2A a mais de 100A, com resistência variando de 2mΩ a 100mΩ. As cargas MOSFET incluem motores, válvulas, lâmpadas, componentes de aquecimento, conjuntos piezoelétricos capacitivos e fontes de alimentação CC/CC. As frequências de comutação normalmente variam de 10kHz a 100kHz, com a ressalva de que o controle do motor não é adequado para frequências de comutação acima de 20kHz. Outros requisitos importantes são o desempenho do UIS, as condições de operação no limite de temperatura da junção (-40 graus a 175 graus, às vezes até 200 graus) e alta confiabilidade além da vida útil do carro.

4, lâmpadas LED e driver de lanternas

No projeto de lâmpadas e lanternas LED costumam usar MOSFET, para driver de corrente constante de LED, geralmente usam NMOS. o MOSFET de potência e o transistor bipolar geralmente são diferentes. Sua capacitância de porta é relativamente grande. O capacitor precisa ser carregado antes da condução. Quando a tensão do capacitor excede a tensão limite, o MOSFET começa a conduzir. Portanto, é importante observar durante o projeto que a capacidade de carga do gate driver precisa ser grande o suficiente para garantir que a carga da capacitância equivalente da porta (CEI) seja concluída dentro do tempo exigido pelo sistema.

A velocidade de comutação do MOSFET é altamente dependente da carga e descarga da capacitância de entrada. Embora o usuário não possa reduzir o valor de Cin, mas pode reduzir o valor da resistência interna Rs da fonte de sinal do loop de acionamento da porta, reduzindo assim as constantes de tempo de carga e descarga do loop de porta, para acelerar a velocidade de comutação, a capacidade geral da unidade IC se reflete principalmente aqui, dizemos que a escolha deMOSFETrefere-se aos CIs de corrente constante do drive MOSFET externo. CIs MOSFET integrados não precisam ser considerados. De modo geral, o MOSFET externo será considerado para correntes superiores a 1A. Para obter uma capacidade de alimentação de LED maior e mais flexível, o MOSFET externo é a única maneira de escolher o IC que precisa ser acionado pela capacidade apropriada, e a capacitância de entrada do MOSFET é o parâmetro chave.