Typické aplikácie MOSFET-ov v bezkáblovom elektrickom náradí, vrátane architektúry ovládania, výberových parametrov, usporiadania puzdier a budúcich trendov, poskytujú spoľahlivý referenčný materiál pre priemyselných zákazníkov.
I. Prístup založený na výzvach: Straty výkonu a prehrievanie bezkáblového náradia
S rozvojom technológie batérií s iónmi lítia sa bezkáblové elektrické náradie stalo štandardom vo výstavbe, údržbe a domácom DIY trhu. Avšak kompaktné konštrukcie s vysokým výkonom čelia dvom kľúčovým výzvam: nízkej účinnosti pri riadení výkonu a vážnym problémom s tepelným manažmentom.
MOSFET sú kľúčom k riešeniu týchto problémov. Vďaka nízkej hodnote R<sub>DS(on)</sub>, rýchlej prepínacej rýchlosti a flexibilnému puzdru sa široko používajú v ovládaní motorov, obvodoch ochrany batérií a v zaťažovacích spínačoch.
II. Aplikačná architektúra: Ako sa MOSFET používajú v ovládacích moduloch
Bezdrôtové elektrické náradie zvyčajne využíva topológie s plným alebo polovičným mostíkom, ktoré sú spárované s PWM riadením pre reguláciu otáčok a jemný štart. MOSFETy hrajú kľúčovú úlohu pri:
Prepínaní prúdovej cesty. Hlavnom prepínaní napájania z batérie na motor.
Komutácii BLDC motora. Rýchle prepínanie umožňuje efektívnu komutáciu bezkartáčových DC motorov.
Ochrane batérie. Ochrana proti obrátenej polarite a prúdovým skokom pomocou dvojíc MOSFETov zapojených chrbtom k sebe.
Pri návrhoch sa často vyberajú pouzdrá SOP-8, TO-252 alebo DFN pre optimálny odpor voči teplu a úsporu priestoru.
III. Prečo sú MOSFETy v tomto priemysle uprednostňované
V porovnaní s mechanickými relé alebo bipolárnymi tranzistormi ponúkajú MOSFETy významné technické výhody:
|
Parametre |
Výhody |
|
Odpor v otvorenom stave |
Nízke napätie (až niekoľko milióhm), čo zníži spotrebu energie a predĺži životnosť batérie. |
|
Prepínacia frekvencia |
Až do stoviek kHz, prispôsobenia sa vysokofrekvenčným požiadavkám na riadenie. |
|
Teplotné vlastnosti |
Podporuje konštrukcie chladenia pomocou chladiča a dosky plošných spojov (PCB). |
|
Menovité napätie |
Od 20 V do 100 V, prispôsobenia sa rôznym úrovňam výkonu. |
|
Stabilita |
Silná odolnosť voči ESD a západu, čo zlepšuje celkovú životnosť. |
IV. Prípadová štúdia: Aplikácia MOSFET pre 18 V bezdrôtový nárazový vysávač
Pri návrhu 18 V bezdrôtového nárazového vysávača vedúceho značky použil inžiniersky tím nasledujúcu stratégiu:
Dva N-kanálové MOSFETy v balení TO-252 tvorili mostíkový riadiaci obvod.
RDS(on) bolo udržiavané pod 8 mΩ, aby sa obmedzilo vykurovanie a strata výkonu.
Balíky vybavené tepelnou vankúšou pracovali spolu s hliníkovými chladičmi na doske plošných spojov (PCB) na odvádzanie tepla.
Na čipe integrovaná ochrana proti elektrostatickej výboji zlepšuje výkon v rušných prostrediach.
V. Budúci výhľad: Smerom k inteligentnejším a hustejším systémom
Budúce trendy používania MOSFETov v bezkáblových elektrických náradiach zahŕňajú:
Inteligentná detekcia porúch, Integrácia GaN/SiC, Vysokohustotné napájací moduly, Interoperabilita MCU-BMS.
EN
