ما هي سيناريوهات تطبيق الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET)؟

تُستخدم الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) على نطاق واسع في الدوائر التناظرية والرقمية وترتبط ارتباطًا وثيقًا بحياتنا. وتتمثل مزايا الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) في أن دائرة القيادة بسيطة نسبيًا. وتتطلب الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) تيار محرك أقل بكثير من دوائر BJT، ويمكن عادةً تشغيلها مباشرة بواسطة CMOS أو المجمع المفتوح دوائر تشغيل TTL. ثانيًا، تعمل الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) على التبديل بشكل أسرع ويمكن أن تعمل بسرعات أعلى لأنه لا يوجد أي تأثير لتخزين الشحن. بالإضافة إلى ذلك، لا تحتوي الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) على آلية فشل الانهيار الثانوية. كلما ارتفعت درجة الحرارة، غالبًا ما كانت قوة التحمل أقوى، قلت احتمالية الانهيار الحراري، ولكن أيضًا في نطاق درجة حرارة أوسع لتوفير أداء أفضل. وقد تم استخدام الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) في عدد كبير من التطبيقات، في الإلكترونيات الاستهلاكية، والمنتجات الصناعية، والأجهزة الكهروميكانيكية. يمكن العثور على المعدات والهواتف الذكية وغيرها من المنتجات الإلكترونية الرقمية المحمولة في كل مكان.

تحليل حالة تطبيق MOSFET

1 、 تحويل تطبيقات إمدادات الطاقة

بحكم التعريف، يتطلب هذا التطبيق تشغيل الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) وإيقاف تشغيلها بشكل دوري. في الوقت نفسه، هناك العشرات من الطبولوجيا التي يمكن استخدامها لتحويل مصدر الطاقة، مثل مصدر الطاقة DC-DC المستخدم بشكل شائع في محول باك الأساسي الذي يعتمد على اثنين من MOSFETs لأداء وظيفة التبديل، وهذه المفاتيح بالتناوب في المحث لتخزينها الطاقة، ومن ثم فتح الطاقة للتحميل. حاليًا، غالبًا ما يختار المصممون ترددات بمئات الكيلو هرتز وحتى أعلى من 1 ميجا هرتز، نظرًا لحقيقة أنه كلما زاد التردد، كانت المكونات المغناطيسية أصغر حجمًا وأخف وزنًا. تشمل ثاني أهم معلمات MOSFET في تبديل مصادر الطاقة سعة الخرج وجهد العتبة ومقاومة البوابة وطاقة الانهيار الجليدي.

2، تطبيقات التحكم في المحركات

تطبيقات التحكم في المحركات هي مجال تطبيق آخر للطاقةالدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة. تستخدم دوائر التحكم نصف الجسر النموذجية اثنين من MOSFETs (يستخدم الجسر الكامل أربعة)، ولكن وقت إيقاف تشغيل اثنين من MOSFET (الوقت الميت) متساويان. بالنسبة لهذا التطبيق، يعد وقت الاسترداد العكسي (trr) مهمًا جدًا. عند التحكم في حمل حثي (مثل ملف المحرك)، تقوم دائرة التحكم بتحويل MOSFET في دائرة الجسر إلى حالة إيقاف التشغيل، وعند هذه النقطة يقوم مفتاح آخر في دائرة الجسر بعكس التيار مؤقتًا عبر الصمام الثنائي للجسم في MOSFET. وهكذا، يدور التيار مرة أخرى ويستمر في تشغيل المحرك. عندما يتم توصيل MOSFET الأول مرة أخرى، يجب إزالة الشحنة المخزنة في الصمام الثنائي MOSFET الآخر وتفريغها من خلال MOSFET الأول. يعد هذا فقدانًا للطاقة، لذا كلما كانت مدة Trr أقصر، قل الفقد.

3، تطبيقات السيارات

نما استخدام دوائر MOSFET القوية في تطبيقات السيارات بسرعة على مدار العشرين عامًا الماضية. قوةموسفيتتم اختياره لأنه يمكنه تحمل ظواهر الجهد العالي العابرة التي تسببها الأنظمة الإلكترونية الشائعة للسيارات، مثل فصل الأحمال والتغيرات المفاجئة في طاقة النظام، كما أن حزمته بسيطة، وتستخدم بشكل أساسي حزم TO220 وTO247. في الوقت نفسه، أصبحت التطبيقات مثل النوافذ الكهربائية، وحقن الوقود، والمساحات المتقطعة، والتحكم في السرعة معيارًا تدريجيًا في معظم السيارات، ويتطلب التصميم أجهزة طاقة مماثلة. خلال هذه الفترة، تطورت الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) الخاصة بقوة السيارات حيث أصبحت المحركات والملفات اللولبية وحاقن الوقود أكثر شيوعًا.

تغطي دوائر MOSFET المستخدمة في أجهزة السيارات نطاقًا واسعًا من الفولتية والتيارات والمقاومة المستمرة. تعمل أجهزة التحكم في المحركات على تكوينات الجسر باستخدام نماذج جهد الانهيار 30 فولت و40 فولت، وتستخدم أجهزة 60 فولت لدفع الأحمال حيث يجب التحكم في تفريغ الحمل المفاجئ وظروف البدء المفاجئ، وتكون تقنية 75 فولت مطلوبة عند تحويل معيار الصناعة إلى أنظمة البطاريات 42 فولت. تتطلب أجهزة الجهد المساعد العالي استخدام نماذج من 100 فولت إلى 150 فولت، وتستخدم أجهزة MOSFET التي تزيد عن 400 فولت في وحدات تشغيل المحرك ودوائر التحكم للمصابيح الأمامية ذات التفريغ عالي الكثافة (HID).

تتراوح تيارات محرك MOSFET للسيارات من 2 أمبير إلى أكثر من 100 أمبير، مع مقاومة تتراوح من 2 متر أوم إلى 100 متر أوم. تشمل أحمال MOSFET المحركات والصمامات والمصابيح ومكونات التسخين والمجموعات الكهرضغطية السعوية وإمدادات الطاقة DC/DC. تتراوح ترددات التحويل عادةً من 10 كيلو هرتز إلى 100 كيلو هرتز، مع التحذير من أن التحكم في المحرك غير مناسب لتحويل الترددات التي تزيد عن 20 كيلو هرتز. المتطلبات الرئيسية الأخرى هي أداء UIS، وظروف التشغيل عند حدود درجة حرارة الوصلة (-40 درجة إلى 175 درجة، وأحيانًا تصل إلى 200 درجة) والموثوقية العالية بعد عمر السيارة.

4، مصابيح LED وسائق الفوانيس

في تصميم مصابيح وفوانيس LED، غالبًا ما يستخدم MOSFET، وبالنسبة لمحرك التيار الثابت LED، يستخدم NMOS بشكل عام. قوة MOSFET والترانزستور ثنائي القطب عادة ما تكون مختلفة. سعة البوابة كبيرة نسبيًا. يجب شحن المكثف قبل التوصيل. عندما يتجاوز جهد المكثف عتبة الجهد، يبدأ MOSFET في التوصيل. لذلك، من المهم أن نلاحظ أثناء التصميم أن سعة تحميل محرك البوابة يجب أن تكون كبيرة بما يكفي لضمان اكتمال شحن سعة البوابة المكافئة (CEI) خلال الوقت الذي يتطلبه النظام.

تعتمد سرعة تبديل MOSFET بشكل كبير على شحن وتفريغ سعة الإدخال. على الرغم من أن المستخدم لا يمكنه تقليل قيمة Cin، إلا أنه يمكنه تقليل قيمة المقاومة الداخلية لمصدر إشارة حلقة محرك البوابة Rs، وبالتالي تقليل ثوابت وقت شحن وتفريغ حلقة البوابة، لتسريع سرعة التبديل، وقدرة محرك IC العامة وينعكس بشكل رئيسي هنا، ونحن نقول أن اختيارموسفيتيشير إلى محرك MOSFET الخارجي ذو التيار المستمر. لا يلزم أخذ دوائر MOSFET المدمجة في الاعتبار. بشكل عام، سيتم أخذ MOSFET الخارجي بعين الاعتبار للتيارات التي تتجاوز 1A. من أجل الحصول على قدرة طاقة LED أكبر وأكثر مرونة، فإن MOSFET الخارجي هو الطريقة الوحيدة لاختيار IC التي تحتاج إلى أن تكون مدفوعة بالقدرة المناسبة، وسعة إدخال MOSFET هي المعلمة الرئيسية.