MOSFET有哪些應用場景？
發布日期:2021-04-25
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MOSFET廣泛應用在模擬電路和數字電路中，與我們的生活密切相關。MOSFET的優點是：驅動電路比較簡單。MOSFET所需的驅動電流比BJT小得多，通常可以直接由CMOS或集電極開路TTL驅動電路驅動。其次，MOSFET的開關速度較快，可以以較高的速度工作，因為沒有電荷存儲效應。此外，MOSFET沒有二次擊穿失效機理。溫度越高，往往耐力越強，發生熱擊穿的可能性越低，還可以在較寬的溫度范圍內提供較好的性能。MOSFET已經得到了大量應用，在消費電子、工業產品、機電設備、智能手機等便攜式數碼電子產品中隨處可見。
MOSFET應用案例解析
1、開關電源的應用
從定義上來講，這種應用需要MOSFET定期導通和關閉。同時，有數十種拓撲可用于開關電源，比如DC-DC電源中常用的基本降壓轉換器依靠兩個MOSFET來執行開關功能，這些開關交替在電感中儲存能量，然后將能量開釋給負載。目前，設計人員經常選擇數百kHz乃至1MHz以上的頻率，由于頻率越高，磁性元件更小更輕。開關電源中第二重要的MOSFET參數包括輸出電容、閾值電壓、柵極阻抗和雪崩能量。
2、馬達控制應用
馬達控制應用是功率MOSFET的另一個應用領域。典型的半橋式控制電路采用兩個MOSFET(全橋式采用四個)，但這兩個MOSFET的關斷時間(死區時間)相等。對于這種應用，反向恢復時間(trr)非常重要。控制電感式負載(如馬達繞組)時，控制電路將橋式電路中的MOSFET切換到關閉狀態，此時橋式電路中的另一個開關通過MOSFET中的體二極管臨時反向傳導電流。因此，電流再次循環，繼續為馬達供電。當第一個MOSFET再次導通時，另一個MOSFET二極管中儲存的電荷必須被移除，并通過第一個MOSFET放電。這是一種能量損耗，所以trr越短，損耗越小。
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3、汽車應用
在過去的20年里，功率MOSFET在汽車方面的使用發展迅速。選擇功率MOSFET是因為它能承受汽車電子系統中常見的掉載和系統能量突變等引起的瞬態高壓現象，其封裝簡單，主要采用TO220和TO247封裝。同時，電動車窗、燃油噴射、間歇式雨刷、巡航控制等應用逐漸成為大多數汽車的標配，在設計中需要類似的功率器件。在此期間，隨著電機、螺線管和燃料噴射器的普及，汽車功率MOSFET也在不斷發展。
汽車設備使用的MOSFET涉及廣泛的電壓、電流和導通電阻范圍。電機控制設備橋接配置使用30V和40V擊穿電壓型號，在必須控制負載突卸和突升啟動情況的場合，會使用60V裝置驅動負載，當行業標準轉移到42V電池系統時，需要采用75V技術。高輔助電壓設備需要使用100V到150V型款，400V以上的MOSFET器件應用于發動機驅動器機組和高亮度放電(HID)前燈的控制電路。
汽車MOSFET驅動電流的范圍在2A到100A以上，導通電阻的范圍在2mΩ至100mΩ。MOSFET的負載包括電機、閥門、燈、加熱部件、電容性壓電組件和DC/DC電源。開關頻率的范圍通常是10kHz 至100kHz，需要注意的是，電機控制不適用于20kHz以上的開關頻率。其他主要需求是UIS性能，在結點溫度極限下(-40度到175度，有時達到200度)的工作狀況和超過汽車使用壽命的高可靠性。
4、LED燈具的驅動
在設計LED燈具時經常會使用到MOSFET，對于LED恒流驅動來說，一般使用NMOS。功率MOSFET和雙極型晶體管通常不同。它的柵極電容相對比較大。在導通之前需要先對電容充電。當電容器電壓超過閾值電壓時，MOSFET開始導通。因此在設計的時候一定要注意柵極驅動器的負載能力需要足夠大，這樣才能保證在系統要求的時間內完成對等效柵極電容（CEI）的充電。
MOSFET的開關速度與輸入電容的充放電有很大關系。雖然使用者無法降低Cin的值，但可以降低柵極驅動回路信號源內阻Rs的值，從而減小柵極回路的充放電時間常數，加快開關速度，一般IC驅動能力主要體現在這里，我們說選擇MOSFET是指外置MOSFET驅動恒流IC。內置MOSFET的IC就不需要考慮了。一般來說，超過1A的電流會考慮外置MOSFET。為了獲得更大、更靈活的LED功率能力，外置MOSFET是唯一的選擇方式，IC需要合適的驅動能力，MOSFET輸入電容是關鍵參數。
MOSFET的應用領域非常廣泛，歡迎大家閱讀網站的更多相關內容和鏈接，了解MOSFET在當今發揮的日益重要的作用。深圳市冠華偉業科技有限公司核心團隊專注元器件15年，主營：MOSFET，MCU，IGBT等器件。歡迎隨時與我們聯系。
MOSFET應用案例解析
1、開關電源的應用
從定義上來講，這種應用需要MOSFET定期導通和關閉。同時，有數十種拓撲可用于開關電源，比如DC-DC電源中常用的基本降壓轉換器依靠兩個MOSFET來執行開關功能，這些開關交替在電感中儲存能量，然后將能量開釋給負載。目前，設計人員經常選擇數百kHz乃至1MHz以上的頻率，由于頻率越高，磁性元件更小更輕。開關電源中第二重要的MOSFET參數包括輸出電容、閾值電壓、柵極阻抗和雪崩能量。
2、馬達控制應用
馬達控制應用是功率MOSFET的另一個應用領域。典型的半橋式控制電路采用兩個MOSFET(全橋式采用四個)，但這兩個MOSFET的關斷時間(死區時間)相等。對于這種應用，反向恢復時間(trr)非常重要。控制電感式負載(如馬達繞組)時，控制電路將橋式電路中的MOSFET切換到關閉狀態，此時橋式電路中的另一個開關通過MOSFET中的體二極管臨時反向傳導電流。因此，電流再次循環，繼續為馬達供電。當第一個MOSFET再次導通時，另一個MOSFET二極管中儲存的電荷必須被移除，并通過第一個MOSFET放電。這是一種能量損耗，所以trr越短，損耗越小。
在過去的20年里，功率MOSFET在汽車方面的使用發展迅速。選擇功率MOSFET是因為它能承受汽車電子系統中常見的掉載和系統能量突變等引起的瞬態高壓現象，其封裝簡單，主要采用TO220和TO247封裝。同時，電動車窗、燃油噴射、間歇式雨刷、巡航控制等應用逐漸成為大多數汽車的標配，在設計中需要類似的功率器件。在此期間，隨著電機、螺線管和燃料噴射器的普及，汽車功率MOSFET也在不斷發展。
汽車設備使用的MOSFET涉及廣泛的電壓、電流和導通電阻范圍。電機控制設備橋接配置使用30V和40V擊穿電壓型號，在必須控制負載突卸和突升啟動情況的場合，會使用60V裝置驅動負載，當行業標準轉移到42V電池系統時，需要采用75V技術。高輔助電壓設備需要使用100V到150V型款，400V以上的MOSFET器件應用于發動機驅動器機組和高亮度放電(HID)前燈的控制電路。
汽車MOSFET驅動電流的范圍在2A到100A以上，導通電阻的范圍在2mΩ至100mΩ。MOSFET的負載包括電機、閥門、燈、加熱部件、電容性壓電組件和DC/DC電源。開關頻率的范圍通常是10kHz 至100kHz，需要注意的是，電機控制不適用于20kHz以上的開關頻率。其他主要需求是UIS性能，在結點溫度極限下(-40度到175度，有時達到200度)的工作狀況和超過汽車使用壽命的高可靠性。
4、LED燈具的驅動
在設計LED燈具時經常會使用到MOSFET，對于LED恒流驅動來說，一般使用NMOS。功率MOSFET和雙極型晶體管通常不同。它的柵極電容相對比較大。在導通之前需要先對電容充電。當電容器電壓超過閾值電壓時，MOSFET開始導通。因此在設計的時候一定要注意柵極驅動器的負載能力需要足夠大，這樣才能保證在系統要求的時間內完成對等效柵極電容（CEI）的充電。
MOSFET的開關速度與輸入電容的充放電有很大關系。雖然使用者無法降低Cin的值，但可以降低柵極驅動回路信號源內阻Rs的值，從而減小柵極回路的充放電時間常數，加快開關速度，一般IC驅動能力主要體現在這里，我們說選擇MOSFET是指外置MOSFET驅動恒流IC。內置MOSFET的IC就不需要考慮了。一般來說，超過1A的電流會考慮外置MOSFET。為了獲得更大、更靈活的LED功率能力，外置MOSFET是唯一的選擇方式，IC需要合適的驅動能力，MOSFET輸入電容是關鍵參數。
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