MOSFET의 애플리케이션 시나리오는 무엇입니까?

MOSFET은 아날로그 및 디지털 회로에 널리 사용되며 우리 생활과 밀접한 관련이 있습니다. MOSFET의 장점은 구동 회로가 상대적으로 간단하다는 것입니다. MOSFET은 BJT보다 훨씬 적은 구동 전류를 필요로 하며 일반적으로 CMOS 또는 오픈 컬렉터에 의해 직접 구동될 수 있습니다. TTL 드라이버 회로. 둘째, MOSFET은 전하 저장 효과가 없기 때문에 더 빠르게 전환하고 더 빠른 속도로 작동할 수 있습니다. 또한 MOSFET에는 2차 항복 실패 메커니즘이 없습니다. 온도가 높을수록 내구성이 강해지고 열 파괴 가능성이 낮아지지만 더 나은 성능을 제공하기 위해 더 넓은 온도 범위에서도 사용됩니다. MOSFET은 가전 제품, 산업 제품, 전기 기계 등 다양한 응용 분야에 사용되었습니다. 장비, 스마트폰 및 기타 휴대용 디지털 전자 제품은 어디에서나 찾을 수 있습니다.

MOSFET 애플리케이션 사례 분석

1, 스위칭 전원 공급 장치 애플리케이션

정의에 따르면 이 애플리케이션에서는 MOSFET이 주기적으로 작동하고 차단되어야 합니다. 동시에, 스위칭 전원 공급 장치에 사용할 수 있는 수십 가지 토폴로지가 있습니다. 예를 들어 기본 벅 컨버터에 일반적으로 사용되는 DC-DC 전원 공급 장치는 두 개의 MOSFET을 사용하여 스위칭 기능을 수행하며, 이러한 스위치는 인덕터에 교대로 저장됩니다. 에너지를 공급한 다음 에너지를 부하에 개방합니다. 현재 설계자는 주파수가 높을수록 자기 부품이 더 작고 가벼워지기 때문에 수백 kHz, 심지어 1MHz 이상의 주파수를 선택하는 경우가 많습니다. 스위칭 전원 공급 장치에서 두 번째로 중요한 MOSFET 매개변수에는 출력 커패시턴스, 임계 전압, 게이트 임피던스 및 애벌런치 에너지가 포함됩니다.

2, 모터 제어 응용

모터 제어 애플리케이션은 전력의 또 다른 애플리케이션 영역입니다.MOSFET. 일반적인 하프 브리지 제어 회로는 2개의 MOSFET을 사용하지만(풀 브리지는 4개를 사용) 2개의 MOSFET 오프 타임(데드 타임)은 동일합니다. 이 애플리케이션에서는 역복구 시간(trr)이 매우 중요합니다. 유도성 부하(예: 모터 권선)를 제어할 때 제어 회로는 브리지 회로의 MOSFET을 꺼짐 상태로 전환합니다. 이 시점에서 브리지 회로의 다른 스위치는 일시적으로 MOSFET의 바디 다이오드를 통해 전류를 역전시킵니다. 따라서 전류가 다시 순환하여 모터에 계속 전력을 공급합니다. 첫 번째 MOSFET이 다시 전도되면 다른 MOSFET 다이오드에 저장된 전하가 제거되고 첫 번째 MOSFET을 통해 방전되어야 합니다. 이는 에너지 손실이므로 trr이 짧을수록 손실은 작아집니다.

3, 자동차 응용

자동차 애플리케이션에서 전력 MOSFET의 사용은 지난 20년 동안 급속히 증가했습니다. 힘MOSFET부하 차단, 시스템 에너지의 급격한 변화 등 일반적인 자동차 전자 시스템으로 인해 발생하는 일시적인 고전압 현상을 견딜 수 있고 패키지가 단순하며 주로 TO220 및 TO247 패키지를 사용하기 때문에 선택되었습니다. 동시에 파워 윈도우, 연료 분사, 간헐 와이퍼, 크루즈 컨트롤과 같은 애플리케이션은 점차 대부분의 자동차에서 표준이 되고 있으며 설계에도 유사한 전력 장치가 필요합니다. 이 기간 동안 모터, 솔레노이드 및 연료 인젝터의 인기가 높아짐에 따라 자동차 전력 MOSFET이 발전했습니다.

자동차 장치에 사용되는 MOSFET은 광범위한 전압, 전류 및 온 저항을 포괄합니다. 모터 제어 장치는 30V 및 40V 항복 전압 모델을 사용하는 브리지 구성을 사용하고, 60V 장치는 갑작스러운 부하 언로드 및 서지 시작 조건을 제어해야 하는 부하를 구동하는 데 사용되며, 산업 표준이 42V 배터리 시스템으로 전환되면 75V 기술이 필요합니다. 고보조전압 소자는 100V~150V 모델을 사용해야 하며, 400V 이상의 MOSFET 소자는 고강도 방전(HID) 헤드램프용 엔진 구동부 및 제어 회로에 사용된다.

자동차 MOSFET 구동 전류 범위는 2A~100A 이상이며 온 저항 범위는 2mΩ~100mΩ입니다. MOSFET 부하는 모터, 밸브, 램프, 가열 부품, 용량성 압전 어셈블리 및 DC/DC 전원 공급 장치를 포함합니다. 스위칭 주파수 범위는 일반적으로 10kHz~100kHz이며, 모터 제어는 20kHz 이상의 스위칭 주파수에는 적합하지 않다는 점에 유의해야 합니다. 다른 주요 요구 사항으로는 UIS 성능, 접합 온도 제한(-40~175도, 때로는 최대 200도)에서의 작동 조건, 자동차 수명 이후의 높은 신뢰성 등이 있습니다.

4, LED 램프 및 랜턴 드라이버

LED 램프 및 랜턴 설계에는 MOSFET이 자주 사용되며, LED 정전류 드라이버에는 일반적으로 NMOS가 사용됩니다. 전력 MOSFET과 바이폴라 트랜지스터는 일반적으로 다릅니다. 게이트 커패시턴스는 상대적으로 크다. 커패시터는 전도 전에 충전되어야 합니다. 커패시터 전압이 임계 전압을 초과하면 MOSFET이 전도되기 시작합니다. 따라서 설계 시 시스템에서 요구하는 시간 내에 등가 게이트 커패시턴스(CEI)의 충전이 완료되도록 게이트 드라이버의 부하 용량이 충분히 커야 한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

MOSFET의 스위칭 속도는 입력 커패시턴스의 충전 및 방전에 따라 크게 달라집니다. 사용자가 Cin 값을 줄일 수는 없지만 게이트 드라이브 루프 신호 소스 내부 저항 Rs의 값을 줄여 게이트 루프 충전 및 방전 시간 상수를 줄이고 스위칭 속도를 높일 수 있지만 일반 IC 드라이브 기능 주로 여기에 반영됩니다.MOSFET외부 MOSFET 구동 정전류 IC를 나타냅니다. 내장형 MOSFET IC는 고려할 필요가 없습니다. 일반적으로 말하면 외부 MOSFET은 1A를 초과하는 전류에 대해 고려됩니다. 더 크고 유연한 LED 전력 기능을 얻으려면 외부 MOSFET이 IC를 선택하는 유일한 방법이며 적절한 기능으로 구동되어야 하며 MOSFET 입력 커패시턴스가 핵심 매개변수입니다.