Polsbreedtemodulatie-circuits (PWM) worden op grote schaal gebruikt bij het regelen van de stroomtoevoer naar elektronische apparaten. Met behulp van MOSFET's in deze circuits biedt dit artikel voordelen zoals hoge efficiëntie en snelle schakelen. Dit artikel bespreekt praktische benaderingen en berekeningen voor het ontwerpen van PWM-circuits met MOSFET's.

Begrip PWM en MOSFET's

PWM omvat het variëren van de dienstcyclus van een digitaal signaal om de hoeveelheid stroom die wordt geleverd aan een lading te controleren. MOSFETs fungeren als elektronische schakelaars die snel kunnen in- en uitschakelen, waardoor ze ideaal zijn voor PWM-toepassingen. Goede selectie en het besturen van MOSFETs zijn essentieel voor een efficiënte circuit werking.

Ontwerpen van het PWM-circuit

De basis PWM-circuit omvat een besturingssignaal, een MOSFET en een belasting. Het besturingssignaal moduleert de duty cycle, die het gemiddelde geleverde vermogen bepaalt. Belangrijkste overwegingen zijn het kiezen van een geschikte MOSFET met lage RDS(on) en het garanderen van een goede gate drive voltage.

Berekeningen voor MOSFET-selectie

Berekeningen omvatten het bepalen van de vereiste stroom, spanning en schakelfrequentie. De belangrijkste parameters zijn:

  • Dragstroom (ID): Op basis van de belastingsvereisten.
  • Voltageklasse (VDS): Moet de maximale stroomkringspanning overschrijden.
  • Gate charge (Qg): Invloed op de schakelsnelheid en het ontwerp van de bestuurder.

Het berekenen van de duty cycle (D) is eenvoudig: D = TON / Ttotaal, waarbij T[ON de ON-tijd is en Ttotaal de totale periode is. Het aanpassen van D regelt het gemiddelde vermogen dat aan de belasting wordt geleverd.