IRFZ44N транзистор (49А, 55В)

Toggle NavМоя корзинаПоискСодержание

Двунаправленное управление двигателем постоянного тока

Всем здравствуйте. Схемы управления двигателями постоянного тока чаще всего выполняются с использованием широтно-импульсной модуляции. Преимущество — стабильный крутящий момент и практически полный диапазон регулирования от 0 до максимальной скорости. Режим переключения также предъявляет более низкие требования к охлаждению силовых ключевых элементов.

В этой схеме также используется принцип ШИМ. Обычные контроллеры имеют потенциометр для регулирования скорости, а переключение направления вращения выбирается отдельным переключателем. В этой конструкции используется только один потенциометр. Среднее положение соответствует нулевой скорости, и при повороте в одну или другую сторону двигатель начинает вращение в нужном направлении. В крайних положениях потенциометра скорость максимальная. Принципиальная схема этого регулятора представлена на рисунке.

Схему регулятора можно разделить на четыре основные части. IC1A определяет напряжение от бегунка управляющего потенциометром P1 и с помощью IC1B сдвигает выходной уровень постоянного тока генератора треугольной формы. Этот сигнал поступает на компараторы на операционных усилителях IC1C и IC1D.

На выходах обоих компараторов установлена ключи на MOSFET-транзисторах IRFZ44 и IRF4905. Двигатель постоянного тока подключается к центру к клеммной колодки K1. Поскольку двигатель и схемы управления имеют общий источник питания, схему можно использовать с напряжением примерно до 30В. Максимальный ток транзисторов IRFZ44 составляет 50А, но ток, проходящий через двигатель, скорее будет ограничен конструктивной особенностью и допустимой нагрузкой на печатной плате. Его можно увеличить, припаяв к дорожкам более толстый провод тем самым увеличить пропускной ток.

Схема контроллера выполнена на двухсторонней печатной плате размером 50х50 мм. Расположение компонентов на печатной плате показано, а также разводка показаны на рисунке.

Источник

УМЗЧ с Выходным Каскадом на IRFZ44

Сейчас есть много доступных для повторения вариантов УМЗЧ с выходными каскадами на полевых транзисторах. На звуковых частотах полевые транзисторы ( ПТ ) работают как усилители тока, поэтому нагрузка на предварительные каскады незначительна и выходной каскад на ПТ с изолированным затвором можно непо­средственно подключать к предварительному каскаду усиления, работающему в линейном режиме класса А.

При использовании мощных ПТ изменяется характер нелинейных искажений (меньше высших гармоник, чем при использовании биполярных транзисторов), снижаются динамические искажения, существенно ниже уровень интермодуляционных искажений. Однако вследствие меньшей, чем у биполярных транзисторов, крутизны, нелинейные искажения истокового повторителя оказываются большими, поскольку крутизна зависит от уровня входного сигнала.

К главным же достоинствам мощных ПТ можно отнести невысокий порядок нелинейности их проходной характеристики, что сближает особенности звучания у усилителей на ПТ и ламповых, а также высокий коэффициент усиления по мощности для сигналов звукового диапазона частот.

В этой статье представлена схема и конструкция несложного усилителя мощности, с использованием в выходном каскаде полевых транзисторов IRFZ44 . Сама конструкция по цене изготовления довольно дешёвая. Данный УМЗЧ имеет не большую выходную мощность, но обладает хорошими качественными показателями и субъективно довольно неплохо звучит.

В качестве предварительного усилителя использован ОУ LF357N ( КР544УД2А ) с высоким входным сопротивлением и повышенным быстродействием. Он содержит входной дифференциальный каскад на ПТ с р-n переходом и выходной двухтактный повторитель напряжения. Внутренние элементы частотной коррекции обеспечивают стабильность в различных режимах обратной связи, в том числе в повторителе напряжения.

Читайте также:  Двигатель шумно работает вольво

Цепь R1C1 обеспечивает устойчивость УМЗЧ . На не инвертирующий вход ОУ DA1 сигнал проходит через ФВЧ , построенный на элементах С3, R3 с частотой среза 0,7 Гц , служащий для отделения сигнала от постоянной составляющей. Местная ООС для операционного усилителя выполнена на элементах R4, R2, С2 .

Стабилизатор напряжения двухполярного питания ОУ DA1 выполнен на элементах R6, С6, VD1 и R7, С7, VD2 соответственно. Напряжение стабилизации выбрано равным 18 В . Резистор R8 совместно с резисторами R6, R7 образуют делитель выходного напряжения УМЗЧ для подачи « следящего » питания на ОУ .

Для работы VT3 и VT4 требуется смещение около 4 В . Для этого в схеме для транзистора VT3 применена схема сдвига уровня сигнала на элементах R9, R10 и VD3, VD4 на 4,5 В . Сигнал с выхода ОУ через цепь VD3VD4C8 и резистор R13 поступает на затвор транзистора VT3 , постоянное напряжение на котором относительно общего провода равно +4,5 В .

Электронный аналог стабилитрона на элементах VT1, VD5, VD6, R11 обеспечивает сдвиг напряжения на -1,5 В относительно выхода ОУ для обеспечения необходимого режима работы транзистора VT2 . Сигнал с выхода ОУ через цепь VT1C9 также поступает на базу включенного по схеме с общим эмиттером транзистора VT2 , который инвертирует сигнал.

На элементах R16 , VD7 , С12 , R18 собрана цепь регулируемого сдвига уровня, позволяющая задать необходимое смещение для транзистора VT4 и тем самым установить ток покоя оконечного каскада. Конденсатор С10 обеспечивает « следящее питание » цепи сдвига уровня путем подачи выходного напряжения УМЗЧ в точку соединения резисторов R9, R10 для стабилизации тока в этой цепи. Соединение транзисторов VT2 и VT4 формирует виртуальный полевой транзистор с каналом p- типа, т. е. образуется квазикомплементарная пара с выходным транзистором VT3 (с каналом n-типа ). Цепь С11R17 увеличивает устойчивость усилителя в ультразвуковом диапазоне частот. Конденсаторы С13, С14 , установленные в непосредственной близости от выходных транзисторов, служат той же цели. Защита УМЗЧ от перегрузок при коротких замыканиях в нагрузке обеспечивается плавкими предохранителями (на схеме не показаны), так как полевые транзисторы IRFZ44 имеют максимальный ток стока 42 А и выдерживают перегрузки до сгорания предохранителей.

Для уменьшения постоянного напряжения на выходе УМЗЧ , а также снижения нелинейных искажений введена общая ООС на элементах R5, С5, R2, С2 . Глубина ООС по переменному току ограничена значением 18 дБ , что стабилизирует коэффициент гармоник в звуковом диапазоне частот. По постоянному току ОУ совместно с выходными транзисторами работает в режиме повторителя напряжения, обеспечивая постоянную составляющую выходного напряжения УМЗЧ не более 1-5 мВ .

Печатная плата для схемы УМЗЧ показана на рисунке выше. Транзисторы запаиваются непосредственно на плату и крепятся к теплоотводу площадью от 350 см2 через изоляционные термоподложки. Настройка усилителя заключается в установке тока покоя подстроечным резистором R18 . В начале его движок « выкручивают » в нижнее по схеме положение, затем плавно прибавляя сопротивление выставляют ток покоя в диапазоне 150-200 мА . В качестве индуктивности L1 можно применить готовый дроссель ДП 1-3-2 или же изготовить её самостоятельно, намотав на пластмассовой трубке d 7мм два слоя провода ПЭВ-2 0,8мм . Первый слой – 11 витков, второй – 10 .

Источник

МОП-транзистор IRFZ44N

Характеристики полевого МОП-транзистора irfz44n указанные производителем в datasheet, говорят что он является мощным устройством на кремниевой основе с индуцированным n-каналом (нормально закрытым) изолированным затвором. Характеризуется такими предельными значениями: напряжение между контактами сток-исток до 55 В, током стока до 49 А, очень маленьким проходным сопротивлением 17.5 мОм и мощностью рассеивания до 94 Вт. Рабочая температура может достигать 175 °C. Разработан специально для низковольтных, высокоскоростных коммутационных систем источников питания, преобразователей и органы управления двигателями.

Читайте также:  Сколько займет времени разобрать двигатель

Назначение контактов

Перед применением полевка обычно уточняют его структуру, графическое обозначение и назначение контактов. Основой такого транзистора является появляющийся в полупроводнике, с двумя выводами (сток и исток), канал с электронной проводимостью (n-типа). Ширина этого канала зависит от величины подаваемого на затвор (третий вывод) отпирающего напряжения.

Графическое обозначение

Рассмотрим графическое обозначение. Канал типа-n рисуется пунктирной чертой, между примыкающими к нему линиями истока и стока. Стрелка, направленная на пунктирную черту, указывает на электронную проводимость прибора. Выводы канала обозначаются буквами: С-сток (D-drain), И-исток (S-source). Затвор, регулирующий сопротивление канала, обозначается буквой З (G-gate). В обозначении есть так называемый “паразитный” диод, он подключен к истоку анодом. Все графическое обозначение помещено в круг, символизирующий корпус прибора.

Распиновка

Наиболее широкое распространение rfz44n получил в пластиковом корпусе ТО220 с крепежным отверстием под винт, разработанном специально для дискретных мощных полевых транзисторов компанией International Rectifier. Цоколевка irfz44n, если смотреть на лицевую сторону, следующая: слева затвор (G), справа исток (S). Средний вывод является стоком (D), электрически соединенным с встроенным в корпус радиатором. Под маркой International Rectifier существуют экземпляры в корпусах D 2 PAK и ТО-262 (irfz44ns, irfz44nl), назначение выводов аналогично ТО-220.

Основные характеристики

Весь перечень параметров MOSFET-транзисторов не указывается даже в даташит, так как он может понадобится только профессиональным разработчикам. Но даже опытным разработчикам обычно достаточно знать некоторые основные величины, чтобы начать использовать устройство в своих электронных схемах. IRFZ44N характеризуется следующими основными параметрами (при темперном режиме до +25 градусов):

  • Максимальное напряжение стока-истока (V DSS) — 55 В;
  • Максимальный ток стока (I D) — 49 A;
  • Сопротивление проводящего канала сток-исток (R DSon) — 5 мОм;
  • Рассеиваемая мощность (P D) — 94 Вт

В некоторых технических описаниях название МОП (или mosfet) транзистора с изолированным затвором, может начинаться с сокращения МДП. МДМ это первые буквы слов металл, диэлектрик и полупроводник. При этом эти транзисторы подразделяют на устройства с индуцированным и встроенным каналом. У таких полупроводниковых приборов затвор отделен от кремниевой подложки тончайшим слоем диэлектрика (примерно 0,1 микрометра).

Максимальные значения

Обычно, предельные допустимые значения, указываются в самом начале даташит. В них производитель пишет информацию о предельных значениях эксплуатации радиокомпонентов, при которых возможна их работа. Испытания прибора проводятся при окружающей температуре до 25 градусов, если изготовитель не указал иного. Изучив только эти параметры, уже можно принимать решение об использовании в своих схемах. Например, о возможности применении в различных температурных режимах. Так, у рассматриваемого MOSFET при увеличении температуры окружающей среды ток до 100 °C может падать с 49 А до 35 А.

Тепловые параметры

Не является тайной то, что параметры работа силового МОП-транзистора сильно зависят от того, насколько качественно отводится от него тепло. Чтобы упростить расчеты связанные с отводом тепла, вводятся параметры теплового сопротивления. Их значения показывают возможности радиокомпонентов ограничивать распространения тепла. Чем больше тепловое сопротивление, тем быстрее увеличится температура полупроводникового прибора. Таким образом, чем больше разность между предельно допустимой температурой кристалла и внешней средой, тем дольше время его нагрева, при этом пропускаемый ток выше. У рассматриваемого экземпляра следующие тепловые сопротивления.

Электрические параметры

Понятно что, питание и пропускаемые токи между контактами не должны превышать максимальных значений, заявленных изготовителем. Вместе с этим существуют и другие факторы, которые могут вызвать резкое повышение температуры, способствующие разрушению полупроводника. Поэтому, производители советуют выбирать устройства с запасом 20-30% по возможным уровням подаваемого напряжения, а в даташит приводят номинальные электрические характеристики. У IRFZ44N электрические характеристики, при Tj= 25°C (если не указано иное) представлены ниже.

Читайте также:  Как выбрать двигатель по мощности нагрузки

Маркировка

Префикс IRF напоминает о происхождение рассматриваемого экземляра на заводах известной американского компании International Rectifier (IR). В 2007 году IR продала технологию производства МОП-транзисторов компании Vishay Intertechnology, а уже в 2015 году другая компания (Infineon Technologies) поглотила IR. В настоящее время многие независимые производители продолжают выпускать свою продукцию с префиксом IRF, поэтому на рынке современных радиокомпонентов можно встретить и других производителей, выпускающих продукцию с такими же символами в обозначении. Например Vishay, которая больше не выпускает транзисторы irfz44n, однако у нее есть другие похожие устройства, например: IRFZ44, IRFZ44R, IRFZ44S, IRFZ44SL.

В некоторых техописаниях, в конце маркировки, указываются символы “PbF”, например IRFZ44NPbF. PbF (plumbum free) – это безсвинцовая технология изготовления MOSFET-транзисторов, набирающая популярность в разных странах, из за запрета на использование в электронике веществ опасных для здоровье и окружающей природной среды.

В даташит оригинального устройства указывается наличие фирменной HEXFET-технологии изготовления от International Rectifier Corporation, которая позволяет значительно снизить сопротивление электронных компонентов и соответственно уменьшить нагрев во время их работы. Так же отпадает необходимость применения охлаждающего радиатора. Технология стала популярной в 1978 году, но её до сих пор применяют при изгодовлении силовых MOSFET-транзисторов. Упрощенно HEXFET-структура International Rectifier, представлена на рисунке.

IRFZ44N фирмы IR изготовленный с HEXFET-структурой, имеет самое низкое сопротивление между стоком и истоком 17.5 миллиом. Обозначение “Power MOSFET” в техописании указывает на принадлежность устройства к мощным полупроводниковым приборам.

Аналоги

Полных аналогов для irfz44n не существует, однако есть очень похожие по своим техническим характеристикам и описанию МОП-транзисторы. К ним относятся IRFZ44E, IRFZ45, IRFZ46N, IRFZ40, BUZ102, STP45NF06, IRLZ44Z, HUF75329P3, IRF3205. Отечественным аналогами является КП723 и КП812А1, хотя рабочая температура у них немного меньше (до 150°C).

Схема включения

Теперь поговорим о схеме включения Irfz44N, как писалось выше он является полевым транзистором-МОП с затвором отделенным от полупроводника тончайшим слоем SiO2. Внутри кремниевой структуры присутствуют два перехода p–n. При отсутствии отпирающего напряжения проводящий ток отсутствует и транзистор находится в закрытом состоянии. Если подать на устройство положительное отпирающее VGS, т.е. на затвор плюс, а на исток минус, то под влиянием электрического поля появится индуцированный канал n-проводимости. При подаче питания на нагрузку, по индуцированному каналу потечёт стоковый ток ID.

Чем выше напряжение подается на затвор, тем больше электронов притягивается в область сток-исток и тем шире она становится для протекания тока. Однако, этот процесс может длится до переключения между областями графика линейной и отсечки. Затем, в области насыщения стоковый ток перестает расти. Область насыщения (рабочий режим) применяется в схемах усиления, а отсечки в ключевых. В даташит процесс перехода а рабочий режим, для разных значений VGS, отображают на графиках типовых выходных характеристик (Typical оutput сharacteristics). Для mosfet области насыщения можно определить по линии проходящих почти горизонтально относительно оси напряжения стока-истока.

Варианты применения

Полевой транзистор irfz44n очень популярен у радиолюбителей в различенных электронных схемах усиления на одном транзисторе, сенсорных переключателях, контроллеров скорости вращения двигателей, проектах с ардуино и др. Его часто можно увидеть в высокочастотных импульсных блоках питания, генераторах, стабилизаторах, инверторах и схемах подключения мощной нагрузки. Предлагаем Вам посмотреть видео на тему создания интересных идей на основе этого замечательного полупроводникового прибора.

Производители

В интернете встречается полный перевод DataSheet irfz44n на русском языке, но лучше использовать описание на английском от производителя. Ниже представлено тех описание следующих производителей радиоэлектронных компонентов:

Источник

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий