Apa saja skenario penerapan MOSFET?

MOSFET banyak digunakan pada rangkaian analog maupun digital dan erat kaitannya dengan kehidupan kita. Kelebihan MOSFET adalah: rangkaian penggeraknya relatif sederhana. MOSFET memerlukan arus penggerak yang jauh lebih sedikit dibandingkan BJT, dan biasanya dapat digerakkan langsung oleh CMOS atau kolektor terbuka Sirkuit driver TTL. Kedua, MOSFET beralih lebih cepat dan dapat beroperasi pada kecepatan lebih tinggi karena tidak ada efek penyimpanan muatan. Selain itu, MOSFET tidak memiliki mekanisme kegagalan kerusakan sekunder. Semakin tinggi suhunya, seringkali semakin kuat daya tahannya, semakin rendah kemungkinan kerusakan termal, namun juga dalam kisaran suhu yang lebih luas untuk memberikan kinerja yang lebih baik. MOSFET telah digunakan dalam sejumlah besar aplikasi, dalam elektronik konsumen, produk industri, elektromekanis. peralatan, ponsel pintar, dan produk elektronik digital portabel lainnya dapat ditemukan di mana-mana.

Analisis kasus aplikasi MOSFET

1、Mengalihkan aplikasi catu daya

Menurut definisi, aplikasi ini memerlukan MOSFET untuk bekerja dan dimatikan secara berkala. Pada saat yang sama, ada lusinan topologi yang dapat digunakan untuk mengalihkan catu daya, seperti catu daya DC-DC yang biasa digunakan pada konverter buck dasar yang bergantung pada dua MOSFET untuk melakukan fungsi peralihan, sakelar ini bergantian di induktor untuk menyimpan energi, dan kemudian membuka energi ke beban. Saat ini, para perancang sering memilih frekuensi dalam ratusan kHz dan bahkan di atas 1MHz, karena semakin tinggi frekuensinya, semakin kecil dan ringan komponen magnetiknya. Parameter MOSFET terpenting kedua dalam peralihan catu daya meliputi kapasitansi keluaran, tegangan ambang batas, impedansi gerbang, dan energi longsoran.

2, aplikasi kontrol motor

Aplikasi kontrol motor adalah area aplikasi lain untuk tenagaMOSFET. Rangkaian kontrol setengah jembatan tipikal menggunakan dua MOSFET (jembatan penuh menggunakan empat), tetapi waktu mati kedua MOSFET (waktu mati) adalah sama. Untuk aplikasi ini, waktu pemulihan terbalik (trr) sangat penting. Saat mengontrol beban induktif (seperti belitan motor), rangkaian kontrol mengalihkan MOSFET di rangkaian jembatan ke keadaan mati, di mana titik sakelar lain di rangkaian jembatan untuk sementara membalikkan arus melalui dioda badan di MOSFET. Dengan demikian, arus bersirkulasi kembali dan terus menggerakkan motor. Ketika MOSFET pertama bekerja kembali, muatan yang disimpan di dioda MOSFET lainnya harus dikeluarkan dan dibuang melalui MOSFET pertama. Ini merupakan kehilangan energi, jadi semakin pendek trr, semakin kecil pula kehilangannya.

3, aplikasi otomotif

Penggunaan MOSFET daya dalam aplikasi otomotif telah berkembang pesat selama 20 tahun terakhir. KekuatanMOSFETdipilih karena dapat menahan fenomena tegangan tinggi sementara yang disebabkan oleh sistem elektronik otomotif umum, seperti pelepasan beban dan perubahan energi sistem secara tiba-tiba, dan paketnya sederhana, terutama menggunakan paket TO220 dan TO247. Pada saat yang sama, aplikasi seperti power window, injeksi bahan bakar, wiper intermiten, dan cruise control secara bertahap menjadi standar di sebagian besar mobil, dan perangkat daya serupa diperlukan dalam desainnya. Selama periode ini, MOSFET tenaga otomotif berkembang seiring dengan semakin populernya motor, solenoid, dan injektor bahan bakar.

MOSFET yang digunakan pada perangkat otomotif mencakup berbagai macam voltase, arus, dan resistansi. Perangkat kontrol motor menjembatani konfigurasi menggunakan model tegangan tembus 30V dan 40V, perangkat 60V digunakan untuk menggerakkan beban di mana kondisi pembongkaran beban mendadak dan lonjakan harus dikontrol, dan teknologi 75V diperlukan ketika standar industri dialihkan ke sistem baterai 42V. Perangkat tegangan tambahan tinggi memerlukan penggunaan model 100V hingga 150V, dan perangkat MOSFET di atas 400V digunakan di unit penggerak mesin dan sirkuit kontrol untuk lampu depan pelepasan intensitas tinggi (HID).

Arus penggerak MOSFET otomotif berkisar dari 2A hingga lebih dari 100A, dengan resistansi mulai dari 2mΩ hingga 100mΩ. Beban MOSFET meliputi motor, katup, lampu, komponen pemanas, rakitan piezoelektrik kapasitif, dan catu daya DC/DC. Frekuensi peralihan biasanya berkisar dari 10kHz hingga 100kHz, dengan peringatan bahwa kontrol motor tidak cocok untuk mengalihkan frekuensi di atas 20kHz. Persyaratan utama lainnya adalah kinerja UIS, kondisi pengoperasian pada batas suhu persimpangan (-40 derajat hingga 175 derajat, terkadang hingga 200 derajat) dan keandalan yang tinggi melebihi masa pakai mobil.

4, lampu LED dan pengemudi lentera

Dalam perancangan lampu dan lampion LED sering menggunakan MOSFET, untuk driver arus konstan LED umumnya menggunakan NMOS. daya MOSFET dan transistor bipolar biasanya berbeda. Kapasitansi gerbangnya relatif besar. Kapasitor perlu diisi sebelum konduksi. Ketika tegangan kapasitor melebihi tegangan ambang batas, MOSFET mulai bekerja. Oleh karena itu, penting untuk diperhatikan selama perancangan bahwa kapasitas beban penggerak gerbang harus cukup besar untuk memastikan bahwa pengisian kapasitansi gerbang setara (CEI) selesai dalam waktu yang dibutuhkan oleh sistem.

Kecepatan peralihan MOSFET sangat bergantung pada pengisian dan pengosongan kapasitansi masukan. Meskipun pengguna tidak dapat mengurangi nilai Cin, namun dapat mengurangi nilai resistansi internal sumber sinyal loop penggerak gerbang Rs, sehingga mengurangi konstanta waktu pengisian dan pengosongan loop gerbang, untuk mempercepat kecepatan peralihan, kemampuan penggerak IC umum terutama tercermin di sini, kami mengatakan bahwa pilihanMOSFETmengacu pada IC arus konstan penggerak MOSFET eksternal. IC MOSFET bawaan tidak perlu dipertimbangkan. Secara umum, MOSFET eksternal akan dipertimbangkan untuk arus melebihi 1A. Untuk mendapatkan kemampuan daya LED yang lebih besar dan lebih fleksibel, MOSFET eksternal adalah satu-satunya cara untuk memilih IC yang perlu digerakkan oleh kemampuan yang sesuai, dan kapasitansi input MOSFET adalah parameter kuncinya.