SMPS devrelerinde neden MOSFET kullanılıyor?

[tsahin]

SMPS güç kaynaklarında hep MOSFET kullanıldığını görüyorum. MOSFET yerine transistör neden kullanılmıyor? MOSFET'in sağladığı üstünlük nedir?

 

[taydin]

Sanırım neden mosfet yerine bipolar güç transistörleri kullanılmıyor demek istiyorsunuz, çünkü mosfet'ler de bir çeşit transistördür Switch mode güç kaynaklarında mosfetlerin sağladığı iki tane kritik üstünlük vardır:

1) mosfet "ON" durumunda iken çok düşük bir direnç değerine sahiptir Rds(on). Durum böyle olunca, üzerinde çok az bir güç kaybı meydana gelir. Bunun da pratikteki faydası, daha yüksek verimlilik ve soğutma için daha küçük boyutlu bir soğutucunun kullanılabilmesi. Düşük güçlerde mosfet'li güç kaynakları soğutucusuz dahi kullanılmaktadır.

2) mosfet kullanılan bir switch mode güç kaynağı, daha yüksek frekanslarda çalıştırılabilmektedir. Bunun da en büyük faydası, daha küçük boyutlu bir transformatör kullanılabilmesidir.

Yani neticede, bir bipolar transistör ile de switch mode güç kaynağı yapılabilir. Ama optimal bir tasarım olmaz. Boyut olarak daha büyük olur ve verimi daha düşük olur, ısı kayıpları fazla olur.

Tabi bu biraz genel bir cevap. Konu ile ilgili epey detay var. Örneğin çok yüksek akım değerlerinde, mosfet yerine IGBT diye tabir edilen ve mosfet/bipolar transistör karması olan elemanlar kullanılır.

 

[tsahin]

Evet bir de IGBT'ler var. Öğrenilmesi gereken o kadar çok konu var ki...

 

[taydin]

Dediğiniz gibi konuyla ilgili çok fazla detay var. Ama genel bir bilgi sahibi olmak her zaman iyi bir başlangıçtir. Google'da "smps topolojileri" diye aratın ve çıkan bilgileri inceleyin. Böylece en azından hangi uygulamalar için hangi smps yapısının uygun olduğunu görmüş olursunuz.

 

[kesmez]

bipolar transistörler mosfetler kadar hızlı değil. Anahtarlama işlemlerinde mosfet ve igbt kullanmak nerdeyse standart hale geldi. bipolar transistörde transistörü iletimde tuttuğunuz süre beyz akımı sağlamak zorundasınız, fakat mosfetlerde gate kapasitörünü bir kere şarz etmeniz yeterli. mosfetlerin ortalama giriş kapasitesi 1nf kadardır. kesime götürmek içinde bu kapasitörü 1 defa deşarz etmeniz yeterli.