Sovelluksia on monia MOSFET teollisuussektorilta kodinkoneisiin, kuten moottorin nopeudensäätöön, valon himmennykseen, elektronisten signaalien vahvistamiseen ja kytkemiseen elektroniikkalaitteissa, invertterinä, suurtaajuusvahvistimena ja moniin muihin. Yleensä näitä on saatavana eri kokoisina vastaamaan erilaisiin sähköisten projektien tarpeisiin. MOSFETejä käytetään aina, kun meidän on ohjattava suuria jännitteitä ja virtoja pienellä signaalilla. Tämä artikkeli sisältää lyhyttä tietoa yhdestä MOSFET-sovelluksista, kuten a moottorin nopeudensäätö MOSFETillä .
Moottorin nopeudensäätö MOSFETillä
Nyky-yhteiskunnassa sähkömoottoreiden nopeudensäätö on kaikkialla, koska sillä on merkitystä eri koneille. Sähkömoottoreilta vaadittavat toiminnot ja suorituskyky ovat laajat. Kun keskitymme moottorin nopeudensäätöosaan, askel- ja servomoottorien nopeudensäätö voidaan tehdä pulssijonon avulla, kun taas harjaton DC- ja induktiomoottorin nopeudensäätö voidaan tehdä tasajännitteellä tai ulkoisella vastuksella. Tällä hetkellä sähkömoottoreita käytetään monilla teollisuudenaloilla välttämättömänä virtalähteenä. Mutta moottorin nopeuden säätö on välttämätöntä, koska se vaikuttaa suoraan koneen toimintaan, laatuun ja työn tulokseen.
Tämän päätarkoituksena on suunnitella piiri DC-moottorin nopeuden säätö MOSFETin kanssa. MOSFET on eräänlainen transistori, jota käytetään vahvistamaan tai kytkemään jännitteitä piireissä. Tässä piirissä käytetty MOSFET-tyyppi on parannustilan MOSFET, joka toimii vain parannustilassa. Tämä tarkoittaa, että tämä transistori sammuu aina, kun hilaliittimeen ei ole syötetty jännitettä, ja se kytketään PÄÄLLE aina, kun jännitettä tarjotaan. Joten tekee transistorist ihanteellisen käytettäväksi kytkimenä tasavirtamoottorin ohjaamiseen.
Tasavirtamoottoria käytetään erilaisissa sovelluksissa, kuten roboteissa, laitteissa, leluissa jne. Joten monissa tasavirtamoottorisovelluksissa moottorin nopeuden ja suunnan säätö on välttämätöntä. Tässä aiomme selittää, kuinka suunnitella yksinkertainen DC-moottoriohjain MOSFETillä.
Vaaditut komponentit:
Tämän DC-moottoriohjaimen valmistukseen vaadittavat komponentit sisältävät 12 V akun, 100 K potentiometri , IRF540N E-MOSFET, tasavirtamoottori ja kytkin.
Liitännät:
Tämän DC-moottorin nopeudensäädön liitännät IRF540N EMOSFET seuraa näin;
IRF540 E-MOSFET -portin napa on kytketty potentiometriin, lähdenapa on kytketty moottorin positiiviseen johtoon ja MOSFETin tyhjennysnapa on kytketty akun positiiviseen napaan kytkimen kautta.
Moottorin negatiivinen johto on kytketty akun miinusnapaan.
Potentiometrin lähtönapa on kytketty MOSFETin hilanapaan, GND on kytketty akun negatiiviseen napaan moottorin negatiivisen johdon kautta ja VCC-nasta on kytketty akun positiiviseen napaan MOSFETin tyhjennysnapaan. ja vaihtaa.
Työskentely
Kun kytkin 'S' on suljettu, MOSFET-portin liittimen jännitteensyöttö aiheuttaa virransyötön tyhjennysliittimestä (D) lähteeseen (S). Tämän jälkeen virta alkaa virrata tasavirtamoottorissa ja moottori alkaa pyöriä. Tasavirtamoottoriin syötettävän virran summaa voidaan yksinkertaisesti säätää yksinkertaisesti säätämällä potentiometriä, jonka jälkeen se muuttaa MOSFETin hilaliittimen kohdistettua jännitettä. Joten voimme ohjata tasavirtamoottorin nopeutta ohjaamalla MOSFETin hilaliittimen jännitettä. Tasavirtamoottorin nopeuden lisäämiseksi meidän on lisättävä MOSFETin hilaliittimen jännitettä.
Tässä IRF540N MOSFET-pohjainen DC-moottorin ohjainpiiri on suunniteltu ohjaamaan nopeutta moottori . Tämä piiri on erittäin helppo suunnitella käyttämällä MOSFETiä ja potentiometriä. Voimme ohjata moottorin nopeutta yksinkertaisesti ohjaamalla MOSFETin hilaliittimen kohdistettua jännitettä.
MOSFETien edut moottorin nopeuden säätöön:
Transistoreilla on keskeinen rooli moottorin nopeudensäätöpiireissä, ja MOSFETit (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistorit) suositaan usein muuntyyppisiin transistoreihin verrattuna, kuten BJT:t (Bipolar Junction Transistors) ja IGBT:t (Insulated Gate Bipolar Transistors) useista syistä. . Tässä artikkelissa tutkimme MOSFETien käytön etuja ja sovelluksia moottorin nopeuden säätöön verrattuna muihin transistoreihin.
- Korkea hyötysuhde :
- MOSFETeillä on erittäin alhainen päällekytkentävastus (RDS(on)), mikä johtaa minimaaliseen tehonhäviöön ja korkeaan hyötysuhteeseen moottorin ohjauspiireissä.
- Tämä korkea hyötysuhde tarkoittaa, että lämpöä syntyy vähemmän, mikä vähentää monimutkaisten jäähdytysjärjestelmien tarvetta, mikä tekee MOSFET:istä soveltuvia suuritehoisiin sovelluksiin.
- Nopea vaihtonopeus :
- MOSFETeillä on erittäin nopea kytkentänopeus, tyypillisesti nanosekunnin alueella.
- Tämä nopea vaste mahdollistaa moottorin nopeuden ja suunnan tarkan ohjauksen, joten ne sopivat sovelluksiin, joissa tarvitaan nopeita muutoksia.
- Vähäinen portin käyttöteho :
- MOSFETit vaativat minimaalisen portin käyttötehon kytkeytyäkseen päälle ja pois päältä -tilojen välillä.
- Tämä ominaisuus minimoi transistorin ohjaamiseen tarvittavan tehon, mikä johtaa energiatehokkaisiin moottorin ohjausjärjestelmiin.
- Porttivirtaa ei vaadita :
- Toisin kuin BJT:t, MOSFETit eivät vaadi jatkuvaa hilavirtaa pysyäkseen päällä, mikä vähentää ohjauspiirin virrankulutusta.
- Tämä on erityisen edullista akkukäyttöisissä sovelluksissa, joissa energiatehokkuus on kriittistä.
- Lämpötilan sieto :
- MOSFETit voivat toimia laajalla lämpötila-alueella, joten ne sopivat sekä äärimmäisen kylmiin että kuumiin ympäristöihin.
- Tämä ominaisuus on arvokas sovelluksissa, kuten autojärjestelmissä ja teollisuuskoneissa.
- Alennettu EMI :
- MOSFETit tuottavat vähemmän sähkömagneettista häiriötä (EMI) verrattuna BJT:hen ja IGBT:hen.
- Tämä on ratkaisevan tärkeää sovelluksissa, joissa EMI voi häiritä lähellä olevia elektronisia laitteita tai järjestelmiä.
Moottorin nopeudensäädön sovellukset MOSFETeillä:
- Sähköajoneuvot (EV) ja hybridiajoneuvot :
- MOSFETejä käytetään yleisesti sähkö- ja hybridiajoneuvojen moottorinohjausjärjestelmissä.
- Ne tarjoavat tehokkaan ja tarkan sähkömoottoreiden ohjauksen, mikä parantaa ajoneuvon suorituskykyä ja kantamaa.
- Teollisuusautomaatio :
- Teollisuudessa MOSFET-pohjaista moottorin nopeudensäätöä käytetään kuljetinhihnoissa, robottivarsissa ja muissa automatisoiduissa järjestelmissä.
- MOSFETien nopea kytkentänopeus varmistaa tarkan ja herkän ohjauksen valmistusprosesseissa.
- Kodinkoneet :
- MOSFETit löytyvät kodinkoneista, kuten pesukoneista, ilmastointilaitteista ja tuulettimista moottorin nopeuden säätöön.
- Niiden tehokkuus ja alhainen lämmöntuotto tekevät niistä ihanteellisia energiatehokkaisiin laitteisiin.
- LVI-järjestelmät :
- Lämmitys-, ilmanvaihto- ja ilmastointijärjestelmät (HVAC) käyttävät MOSFET-laitteita puhaltimien ja kompressorien moottoreiden nopeuden ohjaamiseen.
- Tämä edistää energiansäästöä ja tarkkaa lämpötilan säätöä.
- Drone Propulsio :
- Droonit vaativat tehokkaan moottorin nopeuden hallinnan vakauden ja ohjattavuuden ylläpitämiseksi.
- MOSFETit ovat suositeltavia drone-moottorin ohjauspiireissä niiden pienen painon ja korkean hyötysuhteen vuoksi.
- Tietokoneiden jäähdytysjärjestelmät :
- MOSFETejä käytetään tietokoneiden jäähdytyspuhaltimissa tuulettimen nopeuden säätämiseen lämpötilan perusteella, mikä varmistaa optimaalisen jäähdytystehon minimaalisella melulla.
- Sähköjunat ja veturit :
- MOSFETejä käytetään sähköjunien ja veturien moottorinohjausjärjestelmissä säätelemään nopeutta ja suuntaa tehokkaasti.
- Uusiutuvat energiajärjestelmät :
- Tuuliturbiinit ja aurinkoseurantajärjestelmät käyttävät MOSFET-laitteita moottoreiden nopeuden säätämiseen, mikä optimoi energian tuotannon.
Yhteenvetona voidaan todeta, että MOSFETit tarjoavat lukuisia etuja moottorin nopeuden säätöön, mukaan lukien korkea hyötysuhde, nopea kytkentänopeus, alhainen porttikäyttötehovaatimus ja alennettu EMI. Nämä edut tekevät niistä suosituimman valinnan monissa sovelluksissa sähköajoneuvoista ja teollisuusautomaatiosta kodinkoneisiin ja uusiutuvan energian järjestelmiin. MOSFETien monipuolisuus ja luotettavuus tekevät niistä modernin moottorinohjaustekniikan kulmakiven.
