سناریوهای کاربردی برای ماسفت ها چیست؟

ماسفت ها به طور گسترده در مدارهای آنالوگ و دیجیتال استفاده می شوند و ارتباط نزدیکی با زندگی ما دارند. مزایای ماسفت ها عبارتند از: مدار درایو نسبتاً ساده است. ماسفت ها به جریان درایو بسیار کمتری نسبت به BJT نیاز دارند و معمولاً می توانند مستقیماً توسط CMOS یا کلکتور باز هدایت شوند. مدارهای درایور TTL. دوم، ماسفت‌ها سریع‌تر سوئیچ می‌شوند و می‌توانند با سرعت‌های بالاتر کار کنند، زیرا هیچ اثر ذخیره‌سازی شارژ وجود ندارد. علاوه بر این، ماسفت ها مکانیزم خرابی ثانویه ندارند. هرچه دما بیشتر باشد، اغلب استقامت قوی‌تر است، احتمال شکست حرارتی کمتر می‌شود، اما همچنین در محدوده دمایی وسیع‌تر برای ارائه عملکرد بهتر. ماسفت‌ها در تعداد زیادی از کاربردها، در لوازم الکترونیکی مصرفی، محصولات صنعتی، الکترومکانیکی استفاده شده‌اند. تجهیزات، تلفن های هوشمند و سایر محصولات الکترونیکی دیجیتال قابل حمل در همه جا یافت می شوند.

 

تحلیل موردی کاربرد ماسفت

1، برنامه های منبع تغذیه سوئیچینگ

طبق تعریف، این برنامه به ماسفت‌ها نیاز دارد تا به صورت دوره‌ای خاموش شوند. در همان زمان، ده ها توپولوژی وجود دارد که می توان برای منبع تغذیه سوئیچینگ استفاده کرد، مانند منبع تغذیه DC-DC که معمولا در مبدل باک پایه استفاده می شود، برای انجام عملکرد سوئیچینگ به دو ماسفت متکی است، این سوئیچ ها به طور متناوب در سلف ذخیره می شوند. انرژی، و سپس انرژی را به بار باز کنید. در حال حاضر، طراحان اغلب فرکانس‌هایی را در صدها کیلوهرتز و حتی بالاتر از 1 مگاهرتز انتخاب می‌کنند، زیرا هر چه فرکانس بالاتر باشد، اجزای مغناطیسی کوچک‌تر و سبک‌تر می‌شوند. دومین پارامتر مهم ماسفت در منابع تغذیه سوئیچینگ شامل ظرفیت خروجی، ولتاژ آستانه، امپدانس گیت و انرژی بهمن است.

 

2، برنامه های کاربردی کنترل موتور

برنامه های کاربردی کنترل موتور یکی دیگر از حوزه های کاربردی قدرت استماسفت ها. مدارهای کنترل نیمه پل معمولی از دو ماسفت استفاده می کنند (پل کامل از چهار ماسفت استفاده می کند)، اما زمان خاموشی دو ماسفت (زمان مرده) برابر است. برای این برنامه، زمان بازیابی معکوس (trr) بسیار مهم است. هنگام کنترل یک بار القایی (مانند سیم پیچ موتور)، مدار کنترل ماسفت را در مدار پل به حالت خاموش سوئیچ می کند، در این نقطه کلید دیگری در مدار پل به طور موقت جریان عبوری از دیود بدنه در ماسفت را معکوس می کند. بنابراین، جریان دوباره به گردش در می آید و به موتور ادامه می دهد. هنگامی که اولین ماسفت دوباره هدایت می شود، شارژ ذخیره شده در دیود ماسفت دیگر باید برداشته شود و از طریق اولین ماسفت تخلیه شود. این یک اتلاف انرژی است، بنابراین هر چه trr کوتاهتر باشد، اتلاف کمتر است.

 

3، برنامه های کاربردی خودرو

استفاده از ماسفت های قدرتی در کاربردهای خودروسازی در 20 سال گذشته به سرعت رشد کرده است. قدرتماسفتانتخاب شده است زیرا می تواند پدیده های گذرا ولتاژ بالا ناشی از سیستم های الکترونیکی رایج خودرو مانند کاهش بار و تغییرات ناگهانی در انرژی سیستم را تحمل کند و بسته بندی آن ساده است و عمدتاً از بسته های TO220 و TO247 استفاده می کند. در عین حال، کاربردهایی مانند شیشه های برقی، تزریق سوخت، برف پاک کن های متناوب و کروز کنترل به تدریج در اکثر خودروها استاندارد می شوند و دستگاه های برق مشابهی در طراحی مورد نیاز هستند. در این دوره، ماسفت‌های قدرت خودرو با موتورها، شیر برقی‌ها و انژکتورهای سوخت متداول‌تر شدند.

 

ماسفت های مورد استفاده در دستگاه های خودرو طیف وسیعی از ولتاژها، جریان ها و مقاومت های روشن را پوشش می دهند. دستگاه‌های کنترل موتور با استفاده از مدل‌های ولتاژ شکست 30 و 40 ولت، پیکربندی‌های پل را انجام می‌دهند، دستگاه‌های 60 ولت برای راه‌اندازی بارهایی استفاده می‌شوند که در آن تخلیه ناگهانی بار و شرایط شروع موج باید کنترل شود، و هنگامی که استاندارد صنعت به سیستم‌های باتری 42 ولت تغییر می‌کند، فناوری 75 ولت مورد نیاز است. دستگاه‌های ولتاژ کمکی بالا نیاز به استفاده از مدل‌های 100 ولت تا 150 ولت دارند و دستگاه‌های ماسفت بالای 400 ولت در واحدهای درایور موتور و مدارهای کنترلی برای لامپ‌های تخلیه با شدت بالا (HID) استفاده می‌شوند.

 

جریان های درایو ماسفت خودرو از 2 آمپر تا بیش از 100 آمپر، با مقاومت روشن از 2mΩ تا 100mΩ متغیر است. بارهای ماسفت شامل موتورها، شیرها، لامپ ها، اجزای گرمایشی، مجموعه های پیزوالکتریک خازنی و منابع تغذیه DC/DC است. فرکانس های سوئیچینگ معمولاً از 10 کیلوهرتز تا 100 کیلوهرتز متغیر است، با این نکته که کنترل موتور برای سوئیچینگ فرکانس های بالای 20 کیلوهرتز مناسب نیست. سایر الزامات اصلی عبارتند از عملکرد UIS، شرایط عملیاتی در محدوده دمای محل اتصال (40- درجه تا 175 درجه، گاهی اوقات تا 200 درجه) و قابلیت اطمینان بالا در طول عمر خودرو.

 

4، لامپ های LED و درایور فانوس

در طراحی لامپ های LED و فانوس ها اغلب از ماسفت استفاده می شود، برای راننده جریان ثابت LED، به طور کلی از NMOS استفاده می شود. قدرت ماسفت و ترانزیستور دوقطبی معمولاً متفاوت است. ظرفیت گیت آن نسبتاً زیاد است. خازن قبل از هدایت باید شارژ شود. هنگامی که ولتاژ خازن از ولتاژ آستانه فراتر رفت، ماسفت شروع به هدایت می کند. بنابراین، توجه به این نکته در حین طراحی مهم است که ظرفیت بار درایور گیت باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا اطمینان حاصل شود که شارژ ظرفیت گیت معادل (CEI) در مدت زمان مورد نیاز سیستم تکمیل می شود.

 

سرعت سوئیچینگ ماسفت به شدت به شارژ و دشارژ ظرفیت ورودی بستگی دارد. اگرچه کاربر نمی تواند مقدار Cin را کاهش دهد، اما می تواند مقدار مقاومت داخلی سیگنال منبع سیگنال حلقه درایو دروازه را کاهش دهد، بنابراین ثابت های زمانی شارژ و تخلیه حلقه دروازه را کاهش می دهد، برای سرعت بخشیدن به سرعت سوئیچینگ، قابلیت درایو IC عمومی به طور عمده در اینجا منعکس شده است، ما می گوییم که انتخابماسفتبه آی سی های جریان ثابت درایو ماسفت خارجی اشاره دارد. IC های ماسفت داخلی نیازی به در نظر گرفتن ندارند. به طور کلی، ماسفت خارجی برای جریان های بیش از 1A در نظر گرفته می شود. برای به دست آوردن قابلیت برق LED بزرگتر و انعطاف پذیرتر، ماسفت خارجی تنها راه برای انتخاب آی سی است که باید با قابلیت مناسب هدایت شود و ظرفیت ورودی ماسفت پارامتر کلیدی است.