Tipikus MOSFET-alkalmazások akkumulátoros kéziszerszámokban, a meghajtási architektúrát, kiválasztási paramétereket, tokolási elrendezést és jövőbeli trendeket is beleértve, megbízható forrást nyújtva ipari vásárlók számára.
I. Kihívásorientált kiindulás: Teljesítményveszteség és hőtermelődés az akkumulátoros szerszámokban
A lítiumionos akkumulátorok technológiájának fejlődésével az akkumulátoros elektromos szerszámok elterjedtek lettek az építőiparban, karbantartásban és a háztartási barkácsolás területén. Azonban kompakt, nagy teljesítményű kialakításuk két fő kihívással néz szembe: alacsony hatásfok a teljesítményvezérlésben és súlyos hőkezelési problémák.
A MOSFET-ek kulcsfontosságúak ezeknek a problémáknak a megoldásában. Alacsony R<sub>DS(on)</sub>, gyors kapcsolási sebesség és rugalmas csomagolás révén széles körben használják őket motorhajtásokban, akkumulátorvédelmi áramkörökben és terheléskapcsolókban.
II. Alkalmazásarchitektúra: Hogyan használják a MOSFET-eket a meghajtó modulokban
Az akkumulátoros kisfeszültségű szerszámok általában teljes hídkapcsolást vagy félhídkapcsolást használnak, amelyet PWM-vezérlés követ változtatható fordulatszám és sima indítás érdekében. A MOSFET-ek kulcsfontosságú szerepet játszanak a következőkben:
Terhelés útvonalának kapcsolása. Fő teljesítménykapcsoló az akkumulátortól a motorig.
BLDC motorkommutáció. A nagysebességű kapcsolás hatékony kommutációt tesz lehetővé a kefe nélküli egyenáramú motorok számára.
Akkumulátorvédelem. Véd az áramforrás fordított polaritása és áramlökések ellen egymással szemben kapcsolt MOSFET-párok segítségével.
A tervek gyakran az SOP-8, TO-252 vagy DFN tokformákat részesítik előnyben az optimális hőellenállás és helytakarékosság érdekében.
III. Miért részesítik előnyben a MOSFET-eket ebben az iparágban
Mechanikus relékkel vagy bipoláris tranzisztorokkal összevetve a MOSFET-ek jelentős technikai előnyökkel rendelkeznek:
|
Paraméterek |
Előnyök |
|
Ellenállás |
Alacsony feszültség (akár néhány milliohm), csökkentve az energiafogyasztást és meghosszabbítva az akkumulátor élettartamát. |
|
Kapcsolófrekvencia |
Akár több százezer Hz-es frekvenciáig, alkalmazkodva a magasfrekvenciás vezérlési igényekhez. |
|
Hőmérsékleti jellemzői |
Támogatja a hűtőbordás és a nyomtatott áramkörös (PCB) hűtési terveket. |
|
Feszültségi érték |
20 V-tól 100 V-ig, különböző teljesítményszintekhez való alkalmazkodással. |
|
Stabilitás |
Erős ESD- és latch-up-ellenállóság, javítva az általános élettartamot. |
IV. Esettanulmány: 18 V-os akkumulátoros ütőcsavarozó MOSFET-alkalmazása
Egy vezető márkájú 18 V-os akkumulátoros ütőcsavarozó tervezése során a mérnöki csapat a következő stratégiát alkalmazta:
Két N-csatornás MOSFET TO-252 tokban teljes hídrivert képezett.
Az RDS(on) értékét 8 mΩ alatt tartották, hogy korlátozzák a hőtermelést és a teljesítményveszteséget.
A hőelvezető padot tartalmazó tokozások alumínium hűtőbordákkal együttműködve a nyomtatott áramkörön (PCB) biztosították a hőelvezetést.
Az on-chip ESD-védelem javított teljesítményt nyújt zajos környezetekben.
V. Jövőkép: Okosabb és sűrűbb rendszerek felé
A MOSFET-ek jövőbeli trendjei vezeték nélküli elektromos szerszámokban:
Intelligens hibafelismerés, GaN/SiC integráció, Nagy sűrűségű teljesítménymodulok, MCU-BMS kölcsönös működőképesség.
EN
