Számos alkalmazás létezik MOSFET az ipari szektortól a háztartási készülékekig, mint a motor fordulatszám-szabályozása, fénytompítás, az elektronikus jelek erősítése és kapcsolása az elektronikus eszközökön belül, mint inverter, nagyfrekvenciás erősítő és még sok más. Általában ezek különböző méretben állnak rendelkezésre, hogy megfeleljenek a különféle elektronikus projektek szükségleteinek. A MOSFET-eket akkor használják, amikor nagy feszültségeket és áramokat kell kis jellel vezérelnünk. Ez a cikk rövid információkat tartalmaz az egyik MOSFET-alkalmazásról, például arról, hogyan kell megtervezni a motor fordulatszám szabályozás MOSFET-tel .
Motor fordulatszám szabályozás MOSFET-tel
A modern társadalomban az elektromos motorok fordulatszám-szabályozása mindenhol megtalálható, mert ez jelentős a különböző gépeknél. Az elektromos motorok szükséges funkciója és teljesítménye széles körű. Ha a motor fordulatszám-szabályozására fókuszálunk, a léptető- és szervomotorok fordulatszám-szabályozása impulzussorral, míg a kefe nélküli DC és indukciós motor fordulatszám-szabályozása egyenfeszültséggel vagy külső ellenállással történhet. Jelenleg számos iparágban az elektromos motorokat nélkülözhetetlen áramforrásként használják. A motor fordulatszámának szabályozása azonban szükséges, mert közvetlenül befolyásolja a gép működését, minőségét és a munka eredményét.
Ennek fő célja egy áramkör tervezése egyenáramú motor fordulatszámának szabályozása MOSFET-tel. A MOSFET egyfajta tranzisztor, amelyet az áramkörökön belüli feszültségek erősítésére vagy kapcsolására használnak. Az ebben az áramkörben használt MOSFET típusa a továbbfejlesztett módú MOSFET, amely csak bővítési módban működik. Ez azt jelenti, hogy ez a tranzisztor kikapcsol, ha nincs feszültség a gate terminálon, és BE fog kapcsolni, amikor feszültség van biztosítva. Így a tranzisztor ideális az egyenáramú motor vezérlésére szolgáló kapcsolóként való használatra.
Az egyenáramú motort különféle alkalmazásokban használják, például robotokban, készülékekben, játékokban stb. Sok egyenáramú motoros alkalmazásban tehát elengedhetetlen a motor sebességének és irányának szabályozása. Itt elmagyarázzuk, hogyan kell egy egyszerű DC motorvezérlőt megtervezni MOSFET-tel.
Szükséges alkatrészek:
Az egyenáramú motorvezérlő elkészítéséhez szükséges alkatrészek egy 12 V-os akkumulátor, 100 K potenciométer , IRF540N E-MOSFET, egyenáramú motor és egy kapcsoló.
Csatlakozások:
Ennek az egyenáramú motor fordulatszám-szabályozásának csatlakozásai a IRF540N EMOSFET követni mint;
Az IRF540 E-MOSFET kapu kivezetése a potenciométerhez, a forrás kivezetése a motor pozitív vezetékéhez, a MOSFET leeresztő kapcsa pedig egy kapcsolón keresztül az akkumulátor pozitív pólusához csatlakozik.
A motor negatív vezetéke az akkumulátor negatív pólusához csatlakozik.
A potenciométer kimeneti kivezetése a MOSFET kaputermináljához, a GND az akkumulátor negatív pólusához a motor negatív vezetékén, a VCC érintkezője pedig a MOSFET leeresztő terminálján keresztül csatlakozik az akkumulátor pozitív kivezetéséhez. és váltani.
Dolgozó
Miután az „S” kapcsoló zárva van, a MOSFET-kapu terminálján lévő feszültségellátás áramellátást okoz a leeresztő (D) kivezetéstől a forráshoz (S). Ezután az áram elkezd folyni az egyenáramú motoron, és a motor forogni kezd. Az egyenáramú motorra betáplált áram összege egyszerűen szabályozható a potenciométer egyszerű beállításával, majd megváltoztatja a MOSFET kapukapcsán alkalmazott feszültséget. Tehát szabályozhatjuk az egyenáramú motor fordulatszámát a MOSFET kaputermináljának feszültségének szabályozásával. Az egyenáramú motor fordulatszámának növeléséhez növelnünk kell a MOSFET kapukapcsán alkalmazott feszültséget.
Itt az IRF540N MOSFET alapú egyenáramú motorvezérlő áramkört a sebesség szabályozására tervezték a motort . Ez az áramkör nagyon egyszerűen megtervezhető MOSFET és potenciométer használatával. A motor fordulatszámát egyszerűen szabályozhatjuk a MOSFET kapukapcsán lévő feszültség szabályozásával.
A MOSFET előnyei a motor fordulatszám szabályozásához:
A tranzisztorok alapvető szerepet játszanak a motorfordulatszám-szabályozó áramkörökben, és a MOSFET-eket (fém-oxid-félvezető térhatású tranzisztorok) gyakran előnyben részesítik más típusú tranzisztorokkal szemben, mint például a BJT-k (Bipoláris Transzisztorok) és az IGBT-k (Insulated Gate Bipoláris Tranzisztorok), több okból is. . Ebben a cikkben megvizsgáljuk a MOSFET-ek motorfordulatszám-szabályozásra való használatának előnyeit és alkalmazásait más tranzisztorokkal szemben.
- Magas hatásfok :
- A MOSFET-ek nagyon alacsony bekapcsolási ellenállást (RDS(on)) mutatnak, ami minimális teljesítményveszteséget és nagy hatékonyságot eredményez a motorvezérlő áramkörökben.
- Ez a nagy hatásfok azt jelenti, hogy kevesebb hő keletkezik, így csökken a bonyolult hűtőrendszerek szükségessége, így a MOSFET-ek alkalmasak nagy teljesítményű alkalmazásokhoz.
- Gyors kapcsolási sebesség :
- A MOSFET-ek nagyon gyors kapcsolási sebességgel rendelkeznek, jellemzően nanoszekundumos tartományban.
- Ez a gyors reakció lehetővé teszi a motor fordulatszámának és irányának pontos szabályozását, így alkalmassá teszi azokat az alkalmazásokhoz, ahol gyors változtatásokra van szükség.
- Alacsony kapuhajtási teljesítmény :
- A MOSFET-ek minimális kapumeghajtó teljesítményt igényelnek a be- és kikapcsolt állapotuk közötti váltáshoz.
- Ez a jellemző minimálisra csökkenti a tranzisztor vezérléséhez szükséges teljesítményt, ami energiahatékony motorvezérlő rendszereket eredményez.
- Nincs szükség kapuáramra :
- A BJT-kkel ellentétben a MOSFET-eknek nincs szükségük folyamatos kapuáramra, hogy bekapcsolt állapotban maradjanak, ami csökkenti a vezérlőáramkör energiafogyasztását.
- Ez különösen előnyös az akkumulátoros alkalmazásoknál, ahol az energiahatékonyság kritikus.
- Hőmérséklet tolerancia :
- A MOSFET-ek széles hőmérséklet-tartományban működhetnek, így extrém hideg és meleg környezetben egyaránt alkalmasak.
- Ez a funkció értékes olyan alkalmazásokban, mint az autóipari rendszerek és az ipari gépek.
- Csökkentett EMI :
- A MOSFET-ek kevesebb elektromágneses interferenciát (EMI) generálnak, mint a BJT-k és az IGBT-k.
- Ez kulcsfontosságú olyan alkalmazásokban, ahol az EMI zavarhatja a közeli elektronikus eszközöket vagy rendszereket.
Motorsebesség-szabályozás alkalmazása MOSFET-ekkel:
- Elektromos járművek (EV) és hibrid járművek :
- A MOSFET-eket általánosan használják elektromos és hibrid járművek motorvezérlő rendszereiben.
- Hatékony és pontos vezérlést kínálnak az elektromos motorok felett, hozzájárulva a jármű teljesítményének és hatótávolságának javításához.
- Ipari automatizálás :
- Az iparban a MOSFET-alapú motorfordulatszám-szabályozást szállítószalagokhoz, robotkarokhoz és más automatizált rendszerekhez alkalmazzák.
- A MOSFET-ek gyors kapcsolási sebessége precíz és érzékeny vezérlést biztosít a gyártási folyamatokban.
- Háztartási gépek :
- A MOSFET-ek olyan háztartási készülékekben találhatók, mint a mosógépek, légkondicionálók és ventilátorok a motor fordulatszámának szabályozására.
- Hatékonyságuk és alacsony hőtermelésük ideálissá teszi az energiatakarékos készülékekhez.
- HVAC rendszerek :
- A fűtési, szellőztetési és légkondicionálási (HVAC) rendszerek MOSFET-eket használnak a ventilátorok és kompresszorok motorjainak sebességének szabályozására.
- Ez hozzájárul az energiamegtakarításhoz és a pontos hőmérsékletszabályozáshoz.
- Drone Propulsion :
- A drónok hatékony motorsebesség-szabályozást igényelnek a stabilitás és a manőverezhetőség fenntartásához.
- A MOSFET-eket előnyben részesítik a drónmotor-vezérlő áramkörökben kis súlyuk és nagy hatékonyságuk miatt.
- Számítógépes hűtőrendszerek :
- A MOSFET-eket számítógépes hűtőventilátorokban használják a ventilátor sebességének a hőmérséklet alapján történő beállítására, így biztosítva az optimális hűtési teljesítményt minimális zaj mellett.
- Elektromos vonatok és mozdonyok :
- A MOSFET-eket elektromos vonatok és mozdonyok motorvezérlő rendszereiben alkalmazzák a sebesség és az irány hatékony szabályozására.
- Megújuló energiarendszerek :
- A szélturbinák és a napelemes nyomkövető rendszerek MOSFET-eket használnak a motorok sebességének szabályozására, optimalizálva az energiatermelést.
Összefoglalva, a MOSFET-ek számos előnyt kínálnak a motor fordulatszám-szabályozásában, beleértve a nagy hatékonyságot, a gyors kapcsolási sebességet, az alacsony kapuhajtási teljesítményigényt és a csökkentett EMI-t. Ezek az előnyök a legkülönfélébb alkalmazásokban preferált választássá teszik őket, az elektromos járművektől az ipari automatizáláson át a háztartási készülékekig és a megújuló energiarendszerekig. A MOSFET-ek sokoldalúsága és megbízhatósága a modern motorvezérlési technológia sarokkövévé teszik őket.
