Gli switch MOSFET sono una parte importante del mondo dell'ingegneria elettronica delle applicazioni di potenza. Nella fascia alta, questi switch hanno molta versatilità e possono essere utilizzati in molti modi diversi. Ma ovviamente, questa è una commutazione ad alta tensione, quindi come si progetta uno switch MOSFET che può essere utilizzato in tali applicazioni? Pro e contro dell'utilizzo di switch MOSFET Bene, rispondiamo a queste domande in dettaglio per cercare una prospettiva completa sugli switch MOSFET.
Selezionare il MOSFET giusto: nelle applicazioni ad alta potenza, una delle prime fasi nella progettazione di un circuito di commutazione è scegliere il tipo giusto di componenti fairchild MOSFET. Il transistor dovrebbe avere la capacità di sopportare la massima tensione e corrente che vedrà durante il funzionamento. Tuttavia, tra gli altri parametri, dovrebbero essere presi in considerazione anche la resistenza di accensione (RDS(ON)) e la tensione di soglia di gate (VGS(TH)).
Dopo aver trovato un buon MOSFET, puoi procedere alla progettazione del circuito di azionamento. Il motore deve essere azionato sotto la tensione e la corrente necessarie dal circuito di azionamento, per l'accensione/spegnimento rapido del gate MOSFET. Questo viene solitamente fatto utilizzando un IC driver del gate, che può essere azionato da un microcontrollore, un timer o qualsiasi altro segnale di controllo compatibile.
Un MOSFET deve essere protetto da sovratensione e anche impedito da situazioni di corrente elevata, in modo che l'operazione di commutazione non possa funzionare correttamente. L'uso di un diodo Schottky è un mezzo efficace per proteggere il MOSFET. Il diodo di freewheeling assorbe qualsiasi contraccolpo induttivo di corrente dal carico e garantisce quindi una protezione per i problemi di blocco in avanti del MOSFET.
Ci sono molti vantaggi quando si tratta di usare gli switch MOSFET rispetto ad altre alternative. Questi vantaggi includono bassa resistenza allo stato ON, velocità di commutazione elevate e requisiti di gate drive ridotti. Inoltre, l'elevata resistenza di ingresso lo rende adatto per l'interfacciamento con circuiti di trasformatori di controllo a bassa potenza.
Detto questo, è altrettanto importante menzionare anche alcuni degli svantaggi che vanno di pari passo con gli switchgun MOSFET. Il lato negativo lampante di questi è che sono inclini a entrare in runaway termico. Far funzionare un MOSFET ad alte tensioni e correnti può generare più calore, riducendo così la resistenza quando ciò accade, causerà anche surriscaldamento che porterà a guasti.
Esiste un altro svantaggio degli switch MOSFET: sono sensibili alle scariche elettrostatiche (chiamate principalmente ESD), che possono rompere lo strato di ossido di gate del dispositivo MOS stesso; tuttavia, ciò molto probabilmente ne compromette le prestazioni o addirittura lo distrugge.
La scelta tra i vari tipi di switch comporta fattori quali i livelli di tensione e corrente necessari, la frequenza con cui è necessario accenderli/spegnerli, ecc. In generale, gli switch MOSFET funzionano bene in applicazioni ad alta potenza che richiedono velocità di commutazione elevate e bassa resistenza allo stato ON.
Per le applicazioni che danno priorità alla controllabilità, BJT può essere un'opzione. I BJT sono popolari nelle applicazioni a bassa potenza poiché hanno generalmente un guadagno di corrente elevato e una tensione di saturazione inferiore rispetto ai MOSFET45, il che li rende preferiti a seconda della situazione.
Una sfida comune con gli switch MOSFET è la fuga termica. Il MOSFET può essere folgorato solo da un impulso rapido, altrimenti potrebbe funzionare per secondi o persino minuti prima di bruciarsi. Utilizza un dissipatore di calore sul tuo MOSFET per impedirlo, valutato a quanti watt le resistenze si scaldano se intendi guidare in modo continuo e con velocità di fuoco elevate (anche se non diventeranno particolarmente ottimali), oppure riduci gradualmente tensione/corrente quando il servizio si prolunga,-`ccc
Inoltre, scariche elettrostatiche (ESD) accidentali possono danneggiare lo strato di ossido di gate sugli switch MOSFET. Il rischio è che l'ESD possa verificarsi se il MOSFET si rompe e ha un contatto con il terminale di gate, il che impone una manipolazione attenta.
Tensione di comando del gate insufficiente (Vs)Cablaggio erratoCortocircuitiIn caso di qualsiasi problema di questo tipo osservato, verrà eseguita la ricerca del guasto sui cavi e su altri componenti, poiché la chiamata potrebbe essere effettuata mentre si è nel rimorchio per cercare di identificare un componente difettoso.
Circuito di commutazione MOSFET su breadboard per principianti, tutorial passo dopo passo
MOSFET Anche se questo può essere abbastanza intimidatorio per gli appassionati di elettronica alle prime armi, può essere un progetto semplice che richiede solo poche ore con i pezzi giusti e pazienza. Quella che segue è una guida più approfondita su come costruire il tuo circuito di commutazione MOSFET di base passo dopo passo.
Cosa ti serve: ecco cosa ti servirà: un transistor MOSFET, un circuito integrato driver di gate (2 pezzi), un diodo shotky e gradini del generatore LF.
Collega il MOSFET: usa un resistore in serie con (collegato attraverso) gate e source del tuo IGBT/MOSFET per limitare la corrente di pilotaggio. Inserisci il diodo Schottky parallelamente al MOSFET.
Il circuito integrato del driver di gate deve essere collegato a una fonte di alimentazione e al segnale di controllo, con una resistenza di limitazione della corrente di spunto posizionata tra di essi.
Fase 2: Collegare il carico LoadAttach al MOSFET. Assicurarsi che la connessione di messa a terra sia corretta.
Test del circuito: attiva il segnale di controllo del driver del gate driver IC per controllare il circuito. Il MOSFET sarà in grado di accendersi e spegnersi facilmente, consentendo alla corrente di attraversare il carico.
ConclusioneGli switch MOSFET sono gadget multifunzionali utilizzati per commutare grandi quantità di potenza e sono disponibili in molte configurazioni. Questi includono vantaggi come bassa resistenza allo stato ON, elevata velocità di commutazione e richieste di gate drive molto basse, ma anche sfide come runaway termico o suscettibilità alle scariche elettrostatiche. Se si sceglie il tipo giusto di transistor MOSFET in combinazione con un circuito ben progettato, tutto funzionerà in modo impeccabile e le solite insidie possono essere evitate.
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