МОП-транзисторы широко используются в аналоговых и цифровых схемах и тесно связаны с нашей жизнью. Преимущества МОП-транзисторов: схема управления относительно проста. МОП-транзисторы требуют гораздо меньше тока возбуждения, чем биполярные транзисторы, и обычно могут управляться напрямую КМОП или открытым коллектором. Схемы ТТЛ-драйвера. Во-вторых, МОП-транзисторы переключаются быстрее и могут работать на более высоких скоростях, поскольку отсутствует эффект накопления заряда. Кроме того, МОП-транзисторы не имеют механизма вторичного пробоя. Чем выше температура, тем выше долговечность, тем ниже вероятность теплового пробоя, но также и в более широком температурном диапазоне, чтобы обеспечить лучшую производительность. МОП-транзисторы используются в большом количестве приложений, в бытовой электронике, промышленных изделиях, электромеханических устройствах. оборудование, смартфоны и другие портативные цифровые электронные продукты можно найти повсюду.
Анализ случая применения MOSFET
1. Переключение источников питания.
По определению, это приложение требует, чтобы МОП-транзисторы периодически срабатывали и отключались. В то же время для переключения источника питания можно использовать десятки топологий, например, источник питания постоянного тока, обычно используемый в базовом понижающем преобразователе, опирается на два МОП-транзистора для выполнения функции переключения, эти переключатели попеременно в индукторе для хранения энергии, а затем открыть энергию для нагрузки. В настоящее время конструкторы часто выбирают частоты в сотни кГц и даже выше 1 МГц, поскольку чем выше частота, тем меньше и легче магнитные компоненты. Вторыми по важности параметрами MOSFET в импульсных источниках питания являются выходная емкость, пороговое напряжение, полное сопротивление затвора и лавинная энергия.
2, приложения для управления двигателем
Приложения управления двигателем являются еще одной областью применения силовыхМОП-транзисторы. В типичных полумостовых схемах управления используются два МОП-транзистора (в полномостовых — четыре), но время закрытия (мертвое время) этих двух МОП-транзисторов одинаково. Для этого приложения очень важно время обратного восстановления (trr). При управлении индуктивной нагрузкой (например, обмоткой двигателя) схема управления переводит МОП-транзистор в мостовой схеме в выключенное состояние, после чего другой переключатель в мостовой схеме временно меняет направление тока через основной диод в МОП-транзисторе. Таким образом, ток снова циркулирует и продолжает питать двигатель. Когда первый МОП-транзистор снова проводит ток, заряд, накопленный в другом МОП-транзисторе, должен быть удален и разряжен через первый МОП-транзистор. Это потеря энергии, поэтому чем короче trr, тем меньше потери.
3, автомобильные применения
Использование силовых МОП-транзисторов в автомобильной промышленности быстро выросло за последние 20 лет. ВластьМОП-транзисторвыбран потому, что он может выдерживать переходные явления высокого напряжения, вызванные обычными автомобильными электронными системами, такие как сброс нагрузки и внезапные изменения энергии системы, а его корпус прост, в основном используются пакеты TO220 и TO247. В то же время такие приложения, как электрические стеклоподъемники, впрыск топлива, стеклоочистители прерывистого режима и круиз-контроль, постепенно становятся стандартными для большинства автомобилей, и в конструкции требуются аналогичные силовые устройства. В этот период автомобильные силовые МОП-транзисторы развивались, поскольку двигатели, соленоиды и топливные форсунки стали более популярными.
МОП-транзисторы, используемые в автомобильных устройствах, охватывают широкий диапазон напряжений, токов и сопротивлений в открытом состоянии. Устройства управления двигателем соединяют конфигурации с использованием моделей с напряжением пробоя 30 В и 40 В, устройства на 60 В используются для управления нагрузками, где необходимо контролировать внезапную разгрузку нагрузки и условия импульсного запуска, а технология 75 В требуется, когда отраслевой стандарт переходит на аккумуляторные системы на 42 В. Устройства высокого вспомогательного напряжения требуют использования моделей с напряжением от 100 до 150 В, а устройства MOSFET с напряжением выше 400 В используются в блоках драйвера двигателя и цепях управления газоразрядными фарами высокой интенсивности (HID).
Ток управления автомобильными МОП-транзисторами варьируется от 2 А до более 100 А, сопротивление в открытом состоянии находится в диапазоне от 2 до 100 мОм. К нагрузкам MOSFET относятся двигатели, клапаны, лампы, нагревательные компоненты, емкостные пьезоэлектрические сборки и источники питания постоянного/постоянного тока. Частоты переключения обычно находятся в диапазоне от 10 кГц до 100 кГц, с оговоркой, что управление двигателем не подходит для частот переключения выше 20 кГц. Другими основными требованиями являются работоспособность УИС, условия эксплуатации на пределе температур перехода (от -40 градусов до 175 градусов, иногда до 200 градусов) и высокая надежность за пределами срока службы автомобиля.
4, светодиодные лампы и фонарики
В конструкции светодиодных ламп и фонарей часто используют MOSFET, в качестве драйвера постоянного тока для светодиодов обычно используют NMOS. мощность МОП-транзистора и биполярного транзистора обычно различна. Емкость затвора относительно велика. Конденсатор необходимо зарядить перед проведением. Когда напряжение конденсатора превышает пороговое напряжение, МОП-транзистор начинает проводить ток. Поэтому при проектировании важно отметить, что нагрузочная способность драйвера затвора должна быть достаточно большой, чтобы гарантировать, что зарядка эквивалентной емкости затвора (CEI) будет завершена в течение времени, необходимого системе.
Скорость переключения МОП-транзистора сильно зависит от зарядки и разрядки входной емкости. Хотя пользователь не может уменьшить значение Cin, но может уменьшить значение внутреннего сопротивления Rs источника сигнала контура управления затвором, тем самым уменьшая постоянные времени зарядки и разрядки контура затвора, чтобы ускорить скорость переключения, общие возможности привода IC здесь главным образом отражается, мы говорим, что выборМОП-транзисторотносится к внешним микросхемам постоянного тока привода MOSFET. встроенные МОП-транзисторы учитывать не нужно. Вообще говоря, внешний МОП-транзистор будет рассматриваться при токах, превышающих 1 А. Чтобы получить большую и более гибкую мощность светодиодов, внешний МОП-транзистор — единственный способ выбрать ИС, которая должна управляться соответствующей мощностью, а входная емкость МОП-транзистора является ключевым параметром.
Время публикации: 29 апреля 2024 г.
