Rakendusi on palju MOSFET tööstussektorist kuni kodumasinateni, nagu mootori kiiruse reguleerimine, valguse hämardamine, elektrooniliste signaalide võimendamine ja lülitamine elektroonikaseadmetes, inverter, kõrgsagedusvõimendi ja palju muud. Üldiselt on need saadaval erinevates suurustes, et need vastaksid erinevatele elektrooniliste projektide vajadustele. MOSFETe kasutatakse alati, kui peame väikese signaaliga juhtima suuri pingeid ja voolusid. See artikkel sisaldab lühiteavet ühe MOSFET-rakenduse kohta, näiteks kuidas kujundada a mootori kiiruse reguleerimine MOSFETiga .
Mootori kiiruse reguleerimine MOSFETiga
Kaasaegses ühiskonnas on elektrimootorite kiiruse reguleerimine kõikjal, sest see on erinevate masinate jaoks oluline. Elektrimootorite nõutavad funktsioonid ja jõudlus on laiaulatuslikud. Kui keskendume mootori kiiruse reguleerimise osale, saab samm- ja servomootorite kiirust juhtida impulssjada abil, samas kui harjadeta alalis- ja asünkroonmootori kiiruse reguleerimist saab teha alalispinge või välise takistiga. Praegu kasutatakse paljudes tööstusharudes elektrimootoreid asendamatu jõuallikana. Mootori kiiruse reguleerimine on aga vajalik, kuna see mõjutab otseselt masina tööd, kvaliteeti ja töö tulemust.
Selle peamine eesmärk on vooluringi kavandamine alalisvoolumootori kiiruse reguleerimine MOSFETiga. MOSFET on teatud tüüpi transistor, mida kasutatakse pingete võimendamiseks või lülitamiseks ahelates. Selles vooluringis kasutatav MOSFET-i tüüp on täiustusrežiimis MOSFET, mis töötab ainult täiustusrežiimis. See tähendab, et see transistor lülitatakse välja alati, kui paisuklemmile ei anta pinget, ja see lülitub SISSE, kui pinge on saadaval. See muudab transistori ideaalseks kasutamiseks nagu lüliti alalisvoolumootori juhtimiseks.
Alalisvoolumootorit kasutatakse erinevates rakendustes, nagu robotid, seadmed, mänguasjad jne. Nii et paljudes alalisvoolumootorite rakendustes on mootori kiiruse ja suuna juhtimine hädavajalik. Siin selgitame, kuidas kujundada lihtsat MOSFET-iga alalisvoolumootori kontrollerit.
Nõutavad komponendid:
Selle alalisvoolumootori kontrolleri valmistamiseks vajalikud komponendid hõlmavad 12 V akut, 100 K potentsiomeeter , IRF540N E-MOSFET, alalisvoolumootor ja lüliti.
Ühendused:
Selle alalisvoolumootori kiiruse reguleerimise ühendused koos IRF540N EMOSFET järgima nagu;
IRF540 E-MOSFET väravaklemm on ühendatud potentsiomeetriga, lähteklemm on ühendatud mootori positiivse juhtmega ja MOSFETi äravooluklemm on ühendatud lüliti kaudu aku positiivse klemmiga.
Mootori negatiivne juhe on ühendatud aku negatiivse klemmiga.
Potentsiomeetri väljundklemm on ühendatud MOSFET-i paisklemmiga, GND on ühendatud aku negatiivse klemmiga mootori negatiivse juhtme kaudu ja VCC-tihvt on ühendatud aku positiivse klemmiga MOSFET-i tühjendusklemmi kaudu. ja vahetada.
Töötab
Kui lüliti 'S' on suletud, põhjustab MOSFET-i paisu klemmi pinge toide äravoolu (D) klemmist allikasse (S). Pärast seda hakkab vool voolama kogu alalisvoolumootoris ja mootor hakkab pöörlema. Alalisvoolumootorile antava voolu summat saab lihtsalt reguleerida lihtsalt potentsiomeetri reguleerimisega, pärast seda muudab see MOSFET-i paisuklemmile rakendatavat pinget. Nii saame alalisvoolumootori kiirust juhtida, kontrollides MOSFET-i paisu terminali pinget. Alalisvoolumootori kiiruse suurendamiseks peame suurendama MOSFET-i väravaklemmile rakendatavat pinget.
Siin oli IRF540N MOSFET-põhine alalisvoolu mootori kontrolleri vooluahel kavandatud kiiruse juhtimiseks mootor . Seda vooluringi on MOSFET-i ja potentsiomeetri abil väga lihtne kujundada. Mootori kiirust saame juhtida lihtsalt MOSFET-i väravaklemmile rakendatud pinge juhtimisega.
MOSFETide eelised mootori kiiruse reguleerimiseks:
Transistorid mängivad mootori kiiruse reguleerimise ahelates olulist rolli ja MOSFET-e (metall-oksiid-pooljuht-väljatransistorid) eelistatakse sageli teist tüüpi transistoridele, nagu BJT-d (bipolaarsed transistorid) ja IGBT-d (isoleeritud värav bipolaarsed transistorid) mitmel põhjusel. . Selles artiklis uurime MOSFETide kasutamise eeliseid ja rakendusi mootori kiiruse juhtimiseks võrreldes teiste transistoridega.
- Kõrge efektiivsusega :
- MOSFET-idel on väga madal sisselülitamistakistus (RDS(on)), mis toob kaasa minimaalse võimsuse hajumise ja mootori juhtimisahelate kõrge efektiivsuse.
- See kõrge efektiivsus tähendab, et soojust toodetakse vähem, mis vähendab vajadust keerukate jahutussüsteemide järele, muutes MOSFET-id sobivaks suure võimsusega rakenduste jaoks.
- Kiire lülituskiirus :
- MOSFETidel on väga kiire lülituskiirus, tavaliselt nanosekundite vahemikus.
- See kiire reaktsioon võimaldab täpselt juhtida mootori kiirust ja suunda, muutes need sobivaks rakendusteks, kus on vaja kiireid muudatusi.
- Väike värava ajami võimsus :
- MOSFET-id vajavad sisse- ja väljalülitamiseks minimaalset väravaajami võimsust.
- See omadus minimeerib transistori juhtimiseks vajaliku võimsuse, mille tulemuseks on energiasäästlikud mootori juhtimissüsteemid.
- Värava voolu pole vaja :
- Erinevalt BJT-dest ei vaja MOSFET-id sisselülitatud olekus püsimiseks pidevat paisuvoolu, mis vähendab juhtahela energiatarbimist.
- See on eriti kasulik akutoitega rakendustes, kus energiatõhusus on kriitiline.
- Temperatuuritaluvus :
- MOSFET-id võivad töötada laias temperatuurivahemikus, muutes need sobivaks nii äärmuslikult külmas kui ka kuumas keskkonnas.
- See funktsioon on väärtuslik sellistes rakendustes nagu autosüsteemid ja tööstusmasinad.
- Vähendatud EMI :
- MOSFET-id tekitavad vähem elektromagnetilisi häireid (EMI) võrreldes BJT-de ja IGBT-dega.
- See on ülioluline rakendustes, kus EMI võib häirida lähedalasuvaid elektroonilisi seadmeid või süsteeme.
Mootori kiiruse reguleerimise rakendused MOSFET-idega:
- Elektrisõidukid (EV) ja hübriidsõidukid :
- MOSFETe kasutatakse tavaliselt elektri- ja hübriidsõidukite mootorijuhtimissüsteemides.
- Need pakuvad elektrimootorite tõhusat ja täpset juhtimist, aidates kaasa sõiduki jõudluse ja sõiduulatuse paranemisele.
- Tööstusautomaatika :
- Tööstuses kasutatakse MOSFET-põhist mootori kiiruse reguleerimist konveierilintide, robotkäte ja muude automatiseeritud süsteemide jaoks.
- MOSFETide kiire lülituskiirus tagab täpse ja tundliku juhtimise tootmisprotsessides.
- Kodutehnika :
- MOSFETe leidub koduseadmetes, nagu pesumasinad, kliimaseadmed ja ventilaatorid mootori kiiruse reguleerimiseks.
- Nende tõhusus ja madal soojuse tootmine muudavad need ideaalseks energiatõhusate seadmete jaoks.
- HVAC süsteemid :
- Kütte-, ventilatsiooni- ja õhukonditsioneerimissüsteemid (HVAC) kasutavad ventilaatorite ja kompressorite mootorite kiiruse reguleerimiseks MOSFET-e.
- See aitab säästa energiat ja reguleerida temperatuuri täpselt.
- Drooni tõukejõud :
- Droonid vajavad stabiilsuse ja manööverdusvõime säilitamiseks tõhusat mootori kiiruse reguleerimist.
- MOSFETe eelistatakse droonimootorite juhtimisahelates nende väikese kaalu ja kõrge efektiivsuse tõttu.
- Arvutite jahutussüsteemid :
- MOSFETe kasutatakse arvuti jahutusventilaatorites ventilaatori kiiruse reguleerimiseks vastavalt temperatuurile, tagades optimaalse jahutusvõime minimaalse müraga.
- Elektrirongid ja vedurid :
- MOSFETe kasutatakse elektrirongide ja vedurite mootorijuhtimissüsteemides, et reguleerida tõhusalt kiirust ja suunda.
- Taastuvenergiasüsteemid :
- Tuuleturbiinid ja päikeseenergia jälgimissüsteemid kasutavad MOSFET-e, et juhtida mootorite kiirust, optimeerides energia tootmist.
Kokkuvõttes pakuvad MOSFET-id mootori kiiruse reguleerimiseks mitmeid eeliseid, sealhulgas kõrget efektiivsust, kiiret lülituskiirust, madalaid väravaajami võimsusnõudeid ja vähendatud EMI-d. Need eelised teevad neist eelistatud valiku paljudes rakendustes, alates elektrisõidukitest ja tööstusautomaatikast kuni kodumasinate ja taastuvenergiasüsteemideni. MOSFETide mitmekülgsus ja töökindlus teevad neist kaasaegse mootorijuhtimistehnoloogia nurgakivi.
