MOSFET有哪些应用场景？
发布日期:2021-04-25
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MOSFET广泛应用在模拟电路和数字电路中，与我们的生活密切相关。MOSFET的优点是：驱动电路比较简单。MOSFET所需的驱动电流比BJT小得多，通常可以直接由CMOS或集电极开路TTL驱动电路驱动。其次，MOSFET的开关速度较快，可以以较高的速度工作，因为没有电荷存储效应。此外，MOSFET没有二次击穿失效机理。温度越高，往往耐力越强，发生热击穿的可能性越低，还可以在较宽的温度范围内提供较好的性能。MOSFET已经得到了大量应用，在消费电子、工业产品、机电设备、智能手机等便携式数码电子产品中随处可见。
MOSFET应用案例解析
1、开关电源的应用
从定义上来讲，这种应用需要MOSFET定期导通和关闭。同时，有数十种拓扑可用于开关电源，比如DC-DC电源中常用的基本降压转换器依靠两个MOSFET来执行开关功能，这些开关交替在电感中储存能量，然后将能量开释给负载。目前，设计人员经常选择数百kHz乃至1MHz以上的频率，由于频率越高，磁性元件更小更轻。开关电源中第二重要的MOSFET参数包括输出电容、阈值电压、栅极阻抗和雪崩能量。
2、马达控制应用
马达控制应用是功率MOSFET的另一个应用领域。典型的半桥式控制电路采用两个MOSFET(全桥式采用四个)，但这两个MOSFET的关断时间(死区时间)相等。对于这种应用，反向恢复时间(trr)非常重要。控制电感式负载(如马达绕组)时，控制电路将桥式电路中的MOSFET切换到关闭状态，此时桥式电路中的另一个开关通过MOSFET中的体二极管临时反向传导电流。因此，电流再次循环，继续为马达供电。当第一个MOSFET再次导通时，另一个MOSFET二极管中储存的电荷必须被移除，并通过第一个MOSFET放电。这是一种能量损耗，所以trr越短，损耗越小。
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3、汽车应用
在过去的20年里，功率MOSFET在汽车方面的使用发展迅速。选择功率MOSFET是因为它能承受汽车电子系统中常见的掉载和系统能量突变等引起的瞬态高压现象，其封装简单，主要采用TO220和TO247封装。同时，电动车窗、燃油喷射、间歇式雨刷、巡航控制等应用逐渐成为大多数汽车的标配，在设计中需要类似的功率器件。在此期间，随着电机、螺线管和燃料喷射器的普及，汽车功率MOSFET也在不断发展。
汽车设备使用的MOSFET涉及广泛的电压、电流和导通电阻范围。电机控制设备桥接配置使用30V和40V击穿电压型号，在必须控制负载突卸和突升启动情况的场合，会使用60V装置驱动负载，当行业标准转移到42V电池系统时，需要采用75V技术。高辅助电压设备需要使用100V到150V型款，400V以上的MOSFET器件应用于发动机驱动器机组和高亮度放电(HID)前灯的控制电路。
汽车MOSFET驱动电流的范围在2A到100A以上，导通电阻的范围在2mΩ至100mΩ。MOSFET的负载包括电机、阀门、灯、加热部件、电容性压电组件和DC/DC电源。开关频率的范围通常是10kHz 至100kHz，需要注意的是，电机控制不适用于20kHz以上的开关频率。其他主要需求是UIS性能，在结点温度极限下(-40度到175度，有时达到200度)的工作状况和超过汽车使用寿命的高可靠性。
4、LED灯具的驱动
在设计LED灯具时经常会使用到MOSFET，对于LED恒流驱动来说，一般使用NMOS。功率MOSFET和双极型晶体管通常不同。它的栅极电容相对比较大。在导通之前需要先对电容充电。当电容器电压超过阈值电压时，MOSFET开始导通。因此在设计的时候一定要注意栅极驱动器的负载能力需要足够大，这样才能保证在系统要求的时间内完成对等效栅极电容（CEI）的充电。
MOSFET的开关速度与输入电容的充放电有很大关系。虽然使用者无法降低Cin的值，但可以降低栅极驱动回路信号源内阻Rs的值，从而减小栅极回路的充放电时间常数，加快开关速度，一般IC驱动能力主要体现在这里，我们说选择MOSFET是指外置MOSFET驱动恒流IC。内置MOSFET的IC就不需要考虑了。一般来说，超过1A的电流会考虑外置MOSFET。为了获得更大、更灵活的LED功率能力，外置MOSFET是唯一的选择方式，IC需要合适的驱动能力，MOSFET输入电容是关键参数。
MOSFET的应用领域非常广泛，欢迎大家阅读网站的更多相关内容和链接，了解MOSFET在当今发挥的日益重要的作用。深圳市冠华伟业科技有限公司核心团队专注元器件15年，主营：MOSFET，MCU，IGBT等器件。欢迎随时与我们联系。
MOSFET应用案例解析
1、开关电源的应用
从定义上来讲，这种应用需要MOSFET定期导通和关闭。同时，有数十种拓扑可用于开关电源，比如DC-DC电源中常用的基本降压转换器依靠两个MOSFET来执行开关功能，这些开关交替在电感中储存能量，然后将能量开释给负载。目前，设计人员经常选择数百kHz乃至1MHz以上的频率，由于频率越高，磁性元件更小更轻。开关电源中第二重要的MOSFET参数包括输出电容、阈值电压、栅极阻抗和雪崩能量。
2、马达控制应用
马达控制应用是功率MOSFET的另一个应用领域。典型的半桥式控制电路采用两个MOSFET(全桥式采用四个)，但这两个MOSFET的关断时间(死区时间)相等。对于这种应用，反向恢复时间(trr)非常重要。控制电感式负载(如马达绕组)时，控制电路将桥式电路中的MOSFET切换到关闭状态，此时桥式电路中的另一个开关通过MOSFET中的体二极管临时反向传导电流。因此，电流再次循环，继续为马达供电。当第一个MOSFET再次导通时，另一个MOSFET二极管中储存的电荷必须被移除，并通过第一个MOSFET放电。这是一种能量损耗，所以trr越短，损耗越小。
在过去的20年里，功率MOSFET在汽车方面的使用发展迅速。选择功率MOSFET是因为它能承受汽车电子系统中常见的掉载和系统能量突变等引起的瞬态高压现象，其封装简单，主要采用TO220和TO247封装。同时，电动车窗、燃油喷射、间歇式雨刷、巡航控制等应用逐渐成为大多数汽车的标配，在设计中需要类似的功率器件。在此期间，随着电机、螺线管和燃料喷射器的普及，汽车功率MOSFET也在不断发展。
汽车设备使用的MOSFET涉及广泛的电压、电流和导通电阻范围。电机控制设备桥接配置使用30V和40V击穿电压型号，在必须控制负载突卸和突升启动情况的场合，会使用60V装置驱动负载，当行业标准转移到42V电池系统时，需要采用75V技术。高辅助电压设备需要使用100V到150V型款，400V以上的MOSFET器件应用于发动机驱动器机组和高亮度放电(HID)前灯的控制电路。
汽车MOSFET驱动电流的范围在2A到100A以上，导通电阻的范围在2mΩ至100mΩ。MOSFET的负载包括电机、阀门、灯、加热部件、电容性压电组件和DC/DC电源。开关频率的范围通常是10kHz 至100kHz，需要注意的是，电机控制不适用于20kHz以上的开关频率。其他主要需求是UIS性能，在结点温度极限下(-40度到175度，有时达到200度)的工作状况和超过汽车使用寿命的高可靠性。
4、LED灯具的驱动
在设计LED灯具时经常会使用到MOSFET，对于LED恒流驱动来说，一般使用NMOS。功率MOSFET和双极型晶体管通常不同。它的栅极电容相对比较大。在导通之前需要先对电容充电。当电容器电压超过阈值电压时，MOSFET开始导通。因此在设计的时候一定要注意栅极驱动器的负载能力需要足够大，这样才能保证在系统要求的时间内完成对等效栅极电容（CEI）的充电。
MOSFET的开关速度与输入电容的充放电有很大关系。虽然使用者无法降低Cin的值，但可以降低栅极驱动回路信号源内阻Rs的值，从而减小栅极回路的充放电时间常数，加快开关速度，一般IC驱动能力主要体现在这里，我们说选择MOSFET是指外置MOSFET驱动恒流IC。内置MOSFET的IC就不需要考虑了。一般来说，超过1A的电流会考虑外置MOSFET。为了获得更大、更灵活的LED功率能力，外置MOSFET是唯一的选择方式，IC需要合适的驱动能力，MOSFET输入电容是关键参数。
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