راه‌حل‌های ماسفت برای کنترل توان و مدیریت حرارتی در ابزارهای برقی

کاربردهای معمول ماسفت‌ها در ابزارهای برقی باتری‌دار، شامل معماری درایو، پارامترهای انتخاب، چیدمان بسته‌بندی و روندهای آینده، منبع معتبری برای مشتریان صنعتی فراهم می‌کند.

I. شروع مبتنی بر چالش: اتلاف توان و گرما در ابزار‌های بی‌سیم

با پیشرفت فناوری باتری‌های لیتیوم-یون، ابزار برقی بی‌سیم در بازار‌های ساخت‌وساز، نگهداری و کار‌های خانگی DIY به صورت اصلی رایج شده‌اند. با این حال، طراحی‌های فشرده و توانمند آن‌ها با دو چالش اساسی مواجه هستند: کارایی پایین در کنترل توان و مشکلات شدید مدیریت حرارتی.

ترانزیستور‌های MOSFET کلید حل این مشکلات هستند. با مقاومت کم R<sub>DS(on)</sub>، سرعت سوئیچینگ سریع و بسته‌بندی انعطاف‌پذیر، به‌طور گسترده در درایو موتور، مدار‌های حفاظه باتری و سوئیچ‌های بار مورد استفاده قرار می‌گیرند.

II. معماری کاربرد: نحوه استفاده از MOSFET‌ها در ماژول‌های درایو

ابزارهای برقی بی‌سیم معمولاً از توپولوژی‌های محرک پل کامل یا نیم‌پل استفاده می‌کنند که همراه با کنترل PWM برای سرعت متغیر و راه‌اندازی نرم به کار می‌روند. ترانزیستور‌های MOSFET نقش‌های ضروری در:
سوئیچ کردن مسیر بار. سوئیچ اصلی توان از باتری به موتور.
کموتاسیون موتور BLDC. سوئیچ سریع بالا امکان کموتاسیون کارآمد برای موتور‌های جریان مستقیم بدون جارو را فراهم می‌کند.
حفاظت باتری. حفاظت در برابر قطب معکوس و نوسان جریان با استفاده از جفت ترانزیستور‌های MOSFET در حالت back-to-back.
طراحی‌ها اغلب بسته‌های SOP-8، TO-252 یا DFN را برای مقاومت گرمایی بهینه و کارآمد بودن فضا انتخاب می‌کنند.

III. چرا MOSFET‌ها در این صنعت ترجیح داده می‌شوند
در مقایسه با رله‌های مکانیکی یا ترانزیستور‌های دوقطبی، MOSFET‌ها مزایای فنی قابل توجهی ارائه می‌دهند:

پارامترها	مزایا
مقاومت روشن	ولتاژ پایین (به اندازه چند میلی‌اهم)، کاهش مصرف انرژی و افزایش طول عمر باتری.
فرکانس تغییر	تا صدها کیلوهرتز، سازگار با نیازهای کنترلی فرکانس بالا.
ویژگی‌های گرمایی	پشتیبانی از طراحی‌های خنک‌کنندگی هیت سینک و برد مدار چاپی (PCB).
رتبه بندی ولتاژ	از 20 ولت تا 100 ولت، سازگار با سطوح مختلف توان.
ثبات	مقاومت قوی در برابر ESD و قفل شدن (latch-up)، بهبود عمر کلی دستگاه.

IV. مطالعه موردی: کاربرد ماسفت در درایو ضربه‌ای بی‌سیم 18 ولتی

در طراحی یک درایو ضربه‌ای بی‌سیم 18 ولتی از یک برند پیشرو، تیم مهندسی از استراتژی زیر استفاده کرد:

دو ماسفت N-کانال در بسته‌بندی TO-252 یک درایو پل کامل را تشکیل دادند.
RDS(on) کمتر از 8 میلی‌اهم حفظ شد تا گرما و تلفات توان محدود شود.
بسته‌های مجهز به پد حرارتی همراه با هیت سینک‌های آلومینیومی روی برد PCB برای دفع گرما استفاده شدند.
حفاظت الکترواستاتیک روی تراشه، عملکرد بهتر در محیط‌های پرنویز را فراهم می‌کند.

و. چشمانداز آینده: به سوی سیستم‌های هوشمند‌تر و متراکم‌تر
روندهای آینده برای استفاده از ترانزیستور MOSFET در ابزار برقی بی‌سیم شامل:
تشخیص هوشمند خطا، ادغام GaN/SiC، ماژول‌های توان با تراکم بالا، سازگاری بین MCU و BMS.

قبلی

دیودهای بازیابی سریع در الکترونیک خودرو: یکسوسازی با فرکانس بالا و حفاظت در مقابل ولتاژهای گذرا

تمام برنامه‌ها بعدی

مروری بر تولیدکنندگان جهانی سلف و مرجع عملی انتخاب