【成功案例】基于新电元MOSFET管实现对电磁阀控制的设计方案
在目前的流体动力控制领域，电磁阀的应用越来越广泛，这种阀门对油液环境的要求较低，且结构简单，可以适应较多工况，极大降低了电液控制设备的成本。电磁阀门通断和极性反转的应用离不开开关电压的控制，本文通过应用新电元公司的MOSFET管搭建电路完成对大功率应用控制。
Mosfet管特点和选型要求
场效应管是目前新一代放大元件，功率MOSFET场效应管具有负的电流温度系数，可以避免它工作的热不稳定性和二次击穿，适合于大功率和大电流工作条件下的应用。
在应用表现上，功率MOSFET场效应管的输入阻抗高，可达到几十兆欧以上，且工作频率范围宽，开关速度快、损耗小，可以多个并联使用。这些特点都决定了其满足电磁阀门控制的精度要求，通过高速电力电子原件的引入可以完美实现大功率高精度的目标，同时电路部分也做到较小的开关功率损耗。
在工程应用中，我们需要控制电磁阀让流体快速的转换流动方向，并能够为这种迅速转换提供大功率，通过对比多个厂家MOSFET管参数，结合实际应用要求，最后选用了新电元公司的电力MOSFET管。因为我们对比同封装同级别的MOSFET管发现，新电元公司的MOSFET管在漏极通流能力和输入容抗方面表现优秀。其输入电容仅为1960pF，而输出电容更达到了240pF，能够快速实现管子的开通关断功能。更重要的是，电磁阀驱动具有液压控制需要约12A的通流能力，这些性能该MOSFET管都能轻松实现。按照双倍冗余的设计原则，选择具有34A通流能力的管子能够很好地满足电流需求。同时由于定制散热片的安装要求选用了TO-220封装，尺寸较大，能够提高散热性能，热阻为3.55℃/W，通过后期对散热效果的计算，满足运行环境温度要求。而且该封装能够满足安装要求，因此选用了P34F6EL型号MOSFET管用于产品设计。
电路结构和相关热设计
在本次电路设计中使用了如下图1的电路结构，使用一个可调电压源模拟PWM波形发生电路，以及使用图中R17和L1串联模拟电磁阀线圈。图中的MOSFET管P34F6EL同时保持开通关断状态。当P34F6EL导通时，对线圈感性部分L1充电；当P34F6EL关断时，通过肖特基二极管SD1和SD2串联而成的环路进行放电，通过PWM占空比可以调控充放电过程时间，从而控制电路经过启动状态后的稳态波形和电流流量。
图1：电路结构
在MOSFET管P34F6EL的应用当中，热量由结点传导经过半导体材料，再管壳表面被辐射到周围空气中。管壳附近空气受热导致周围气体的流动，从而发生对流冷却。因此选用小余该热阻的铝散热片。另由于本次设计使用了三片，因此选用三倍于单独大小的散热片。
图2：Mosfet管的散热设计
电路仿真结果
通过对图1电路中进行仿真，对电路施加频率为2K的控制波形，占空比为80%的方波，可得到如下结果（图中信号标号位置可参见图1）。
图3：电流波形
图4：电压波形
通过观测最后实验波形可以发现，最后线圈波形VM8能够完美同步模拟源VG1发出波形，同时线圈电流AM1也能够从启动状态进入稳定状态，调整PWM占空比能够自如控制线圈电流。
总结
通过后期电磁阀控制实验和全范围工作温度实验证明，此次电路设计稳定控制阀门开关和阀芯位置，实现了设计目的。因此我们不难发现，在MOSFET场效应管的应用中电路设计往往都比较简单方便，可快捷搭建出所需应用电路，同时结合其高速开关频率和低容抗的特性实现在该环境应用中阀门精度的要求。
另外，通过较多筛选出的新电元这款MOSFET管P34F6EL的确在这方面有着较强的优势，能够很好地满足我们对功能的要求。并且通过实验结果来看在良好的设计保障下，该MOSFET管能够发挥出其稳定卓越的产品功能。目前，在已投运营的产品中没有反馈任何质量问题，由此可见其能够满足我们在大型设备中对稳定性的要求。
作者：春天里的远征
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 1
本网站所有内容禁止转载，否则追究法律责任！
相关推荐
MOSFET模块在小型伺服电机中的应用
新电元MG020200功率模块使控制电路减小封装,降低噪声,提高响应速度,可帮助小型伺服控制系统发挥最大的作用。
【应用】汽车48V ECU系统的电源解决方案
占用空间的减少带来了ECU系统整机体积的减小、功率密度的提高。
【应用】六合一MOSFET功率模块助力EPS逆变设计
恰能解决PCB驱动板面积受限制、封闭性散热难等技术难题的功率模块。
【产品】100V/120V/150V，20A的大功率肖特基
新电元（ShinDengen）公司推出了一款高性能肖特基二极管SG20TC10M/SG20TC12M/SG20TC15M，可承受峰值正向浪涌电流最高可达200A，正向导通电压最大0.86V/0.87V/0.88V，是高频整流设计的不二选择。
【经验】延长40V/130A六合一MOSFET模块使用使用寿命小技巧
Shindengen MG005G 40V/130A六合一MOSFET模块，不但可以解决模块散热的问题，还可以最大程度上减小PCB板面积。
【应用】整流+刹车的小封装模块，是逆变器小型化设计的必备神器
单一整流+刹车模块，小型DIP封装，绝缘性能高导热性能强，满足逆变器高性能要求。
【产品】600V，30A整流二极管助力大功率电路，IFSM最大值高达300A
新电元的D30VC60是一款600V，30A双二极管，它采用D30VC的方形嵌入式封装方式，应用Faston端子，使器件拥有良好的耐热性以及较高的可靠性，可用于通用二极管、防反二极管以及通用电源等应用。
【产品】50V，80A的N沟道功率MOSFET，导通电阻典型值仅为3mΩ
新电元的P80FH5ENK 是一款由FH封装的N沟道功率MOSFET，它拥有结壳热阻小，静态漏源导通电阻低，开关速度快以及电容低等优势，主要用于高速脉冲放大器、负载/电源开关、电源转换器电路、能源管理、电机驱动等应用。
Shindengen（新电元） 功率IC MR4000数据手册
描述- 该资料介绍了MR4000系列部分共振电源用IC模块的特性和应用。这些模块采用高速IGBT，支持100V至200V的输入电压，适用于大功率电源设计。它们具备待机模式切换功能、内置启动电路以降低启动电阻，并通过共振动作实现高效能和低损耗。此外，还提供了过电流保护和过热保护等功能。
型号- MR4000,MR4510-7101,MR4010,MR4530,MR4030-7101,MR4510,MR4710-7101,MR4040-7101,MR4520,MR4710,MR4500,MR4720,MR4720-7101,MR4530-7101,MR4020-7101,MR4520-7101,MR4010-7101,MR4040,MR4500-7101,MR4020,MR4030
【应用】集成六管整流和刹车的功率模块，伺服驱动器的最佳选择！
新电元MG系列功率模块，型号主要有MG020200（600V/20A）和MG020201（600V/30A），体积小，插件式封装,芯片厚度只有4.8mm，针脚长度为5.5mm.
【产品】100V三引脚N沟道功率MOSFET，总损耗功率最大值仅为35W
新电元的P22F10SN是一款采用FTO-220AG三引脚封装的N沟道功率MOSFET，它拥有绝缘封装、低导通电阻、10V门驱动以及低电容等特长，主要用于负载/电源开关、电源转换器电路、DC-DC转换器、电源管理。
Shindengen（新电元） 功率齐纳二极管ST20-36F2数据手册
描述- 该资料介绍了型号为ST20-36F2的TVS瞬态电压抑制二极管。它具有3W功率等级，适用于汽车用途，并提供了详细的电气和热特性数据，包括绝对最大额定值、电学特性、热阻和温度系数等。
型号- ST20-36F2-5063,ST20-36F2
【产品】导通延迟时间仅7ns的N沟道功率MOSFET，高频开关电路首选
新电元的P20B12SN是一款120V，20A的N沟道功率MOSFET，其静态漏源导通电阻R（DS）ON典型值仅为33mΩ,器件具有高电压、高能效、低R（DS）ON和低电荷等优势，专为负载/电源开关、电机控制、DC-DC转换和继电器驱动应用而设计。
电子商城
现货市场
服务
可定制UV胶的粘度范围：150~25000cps，粘接材料：金属，塑料PCB，玻璃，陶瓷等；固化方式：UV固化；双固化，产品通过ISO9001:2008及ISO14000等认证。
最小起订量： 1支 提交需求>
可定制高压电源模块的输入电压100VDC-2000VDC、功率范围5W-500W/4W-60W； 高压输出电源模块的输出电压100VDC-2000VDC。功率范围：4W-60W。
提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
登录 | 立即注册
提交评论