Mạch công suất chạy mosfet và những điều quan trọng cần biết

Hà Hiên 23/04/2022 14089 lượt xem

Ngày nay công nghệ ngày càng cải tiến để đáp ứng được nhu cầu đó các nhà sản xuất đã cho ra đời mạch công suất chạy Mosfet giúp khuếch đại âm thanh tốt hơn. Vậy mosfet công suất là gì và ưu những điểm cấu tạo nguyên lý hoạt động là gì? Ở bài viết này Lạc Việt Audio sẽ đi cùng bạn giải quyết vấn đề đó.

Mạch công suất chạy Mosfet giúp khếch đại âm thanh tốt hơn

Mạch công suất chạy Mosfet giúp khếch đại âm thanh tốt hơn

>> Tham khảo thêm bài viết:

Mạch khuếch đại âm thanh dùng Mosfet công suất là gì

Mạch công suất chạy mosfet được lấy ý tưởng từ những năm 1930 đến giữa những năm 1970, công nghệ khuếch tán, cấy ion và chế tạo vật liệu đạt đến mức cần thiết để có thể sản xuất DMOS ở quy mô có thể thương mại hóa. Dùng kỹ thuật khuếch đại tán dọc phổ biến và kết hợp mật độ lớn hơn so với các linh kiện truyền thống.

Mạch công suất chạy mosfet được lấy ý tưởng từ những năm 1930 đến giữu những năm 1970

Mạch công suất chạy mosfet được lấy ý tưởng từ những năm 1930 đến giữa những năm 1970

Là thiết bị được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện tử và là thiết bị bán dẫn có 3 chân. Được sản xuất ra nhằm mục đích thiết kế các mạch khuếch đại tuyến tính vì mạch sẽ sử dụng ít tải hơn, các mạch khuếch đại dùng Mosfet hoạt động giống như JFET nhưng có chút khác biệt là dòng đi qua lớp cách điện oxide ngăn cách giữa các phần dẫn điện thì nhỏ hơn. Mạch công suất chạy bằng Mosfet được sử dụng rộng dãi và có nhiều thiết kế mẫu mã nhiều loại mạch.

Mạch công suất chạy bằng Mosfet được thiết kế ra để có thể truyền tải hiệu năng tốt hơn, ưu điểm chính mang lại là hiệu quả hơn với ít biến dạng chéo và méo tiếng, âm thanh hài hòa hơn.

Cấu tạo mạch khuếch đại âm thanh dùng Mosfet công suất

Để lắm rõ hơn về mosfet công suất là gì chúng ta cần hiểu thêm về cấu tạo nguyên lý và sơ đồ mạch công suất mosfet. Chúng tôi sẽ phân tích kỹ lưỡng ngay ở dưới đây.

Cấu tạo mạch công suất chạy mosfet

Khác với BJT, Mosfet có cấu tạo là cấu trúc bán dẫn cho phép bạn điều khiển bằng điện áp với dòng điện điều khiển cực nhỏ.

Cấu tạo của Mosfet ngược kênh N chúng ta có 3 ký hiệu đó là G, S, D trong đó:

  • G: Gate được gọi là cực cổng.
  • S: Source được gọi là cực nguồn.
  • D: Drain gọi là cực máng.
Cấu tạo mạch công suất chạy mosfet

Cấu tạo mạch công suất chạy mosfet

Trong đó mỗi cực đảm nhận vị trí khác nhau như:

  • G là cực có nhiệm vụ điều khiển và cách ly hoàn toàn với cấu trúc bán dẫn còn lại bởi một lớp điện môi mỏng có độ cách điện cực tốt là dioxit-silic (Sio2).
  • Cực S và D là 2 cục nguồn và cực máng điểm nhiệm vị trí đón các hạt mang điện.

Mạch khuếch đại âm thanh dùng Mosfet công suất có điện trở giữa cực G và cực S và cực G với cực D là vô cùng lớn, với cực D và cực S thì phụ thuộc vào điện áp chênh lệch giữa cực G và cực S.

Để qua đó chúng ta có thể Mosfet này có chân tương đương với Transistor:

  • Cực G tương đương với C của transistor.
  • Cực D tương đương với C của transistor.
  • Cực S tương đương với E của transistor.

Nguyên lý hoạt động của mạch công suất chạy bằng Mosfet

Khi mạch công suất dùng mosfet thường sẽ ở 2 chế độ đóng và mở. Do là một phần tử với các hạt mang điện nên về cơ bản sẽ có thể đóng cắt tần ở số cao. Nhưng để đảm bảo thời gian đóng cắt ngắn thì chúng ta sẽ xảy ra vấn đề quan trọng ở điều khiển.

Nhìn vào cơ chế chúng ta có thể thấy mạch điện tương đương của Mosfet đóng cắt phụ thuộc vào các tụ điện thụ động trên nó. Đối với P thì điều kiện điện áp mở là Ugs = 0, khi đó dòng điện đi từ S đến D. Đối với N thì điều kiện điện áp mở là Ugs > 0. Điện áp điều khiển đóng là Ugs <= 0 khi đó điện sẽ đi từ D xuống S.

Nguyên lý hoạt động của mạch công suất chạy bằng Mosfet

Nguyên lý hoạt động của mạch công suất chạy bằng Mosfet

Để đảm bảo thời gian ngắn nhất cho đóng cắt đối với mạch khuếch đại âm thanh Mosfet công suất kênh N điện áp khóa là Ugs = 0 V còn kênh P thì Ugs xấp xỉ bằng 0.

Các thông số thể hiện khả năng đóng cắt khi mạch công suất chạy bằng mosfet là thời gian đóng trễ khi đóng mở phụ thuộc vào các giá trị các tụ kí sinh Cgs.Cgd,Cds. Thường các thông số này được cho dưới dạng trị số tụ Ciss, Crss, Coss. Nhưng dưới điều kiện nhất định như là điện áp Ugs và Uds cũng giúp ta có thể tính được giá trị đó.

Phân loại mạch công suất chạy bằng Mosfet

Chúng ta sẽ phân ra làm 2 loại: Mạch khuếch đại âm thanh dùng Mosfet công suất N và Mosfet công suất P

N-Mosfet công suất

Hoạt động khi nguồn điện Gate là zero, các electron bên trong vẫn tiến hành hoạt động cho đến khi bị ảnh hưởng bởi nguồn điện Input.

Phân loại mạch công suất chạy bằng Mosfet

Phân loại mạch công suất chạy bằng Mosfet

P-Mosfet công suất

Các electron sẽ bị cut-off cho đến khi gia tăng nguồn điện thế vào ngỏ Gate.

Sơ đồ mạch công suất Mosfet

Để hiểu rõ hơn dưới đây sẽ là sơ đồ về mạch công xuất chạy Mosfet ở mức 100W.

Sơ đồ mạch công suất Mosfet

Sơ đồ mạch công suất Mosfet

Các phần linh kiện mạch:

  • R1, R4: 4k ohms
  • R2: 100 ohms
  • R3: 50k ohms
  • R5: 1k ohms
  • R6: 50k ohms
  • R7: 10k ohms
  • R8, R9: 100 ohms
  • R10, R13: 470 ohms
  • R11: 100 ohms
  • R12: 3k ohms
  • R14, R15: 0,33 ohms
  • C1: 10uF
  • C2, C3: 18pF
  • C4: 100nF
  • Q1, Q2: bóng bán dẫn BC556, PNP
  • Q3, Q4: MJE340, bóng bán dẫn NPN
  • Q5, Q6: MJE350, bóng bán dẫn PNP
  • Q7: n kênh E-MOSFET, IRF530
  • Q8: kênh p E-MOSFET, IRF9530
  • V1, V2: +/- 50 V.

Ứng dụng mạch công suất chạy Mosfet

Mạch khuếch đại âm thanh dùng Mosfet công suất lớn có khả năng đóng nhanh với các dòng điện và điện áp khá lớn nên được sử dụng nhiều trong các bộ dao động tạo ra từ trường do đóng cắt nhanh làm cho dòng điện biến thiên. Nó thường thấy trong các bộ nguồn xung và cách mạch điều khiển điện áp cao.

Mạch công suất chạy mosfet được sử dụng phổ biến trong tất cả các kỹ thuật số và các mạch tương tự.

  • Mosfet công suất sử dụng để điều khiển tải âm thanh như loa, như một bộ khuếch đại âm thanh.
  • Xuất hiện mạch điện áp cao và bộ xung nguồn.
  • Mạch công suất Mosfet sử dụng vào ăng ten công suất cao.
  • Có thể sử dụng để triển khai hệ thống loa phân tán.
  • Trong các thiết bị khuếch đại âm thanh như amply, cục đẩy công suất.
  • Được sử dụng ở các đồ điện tử trong các thiết bị như tivi, máy nghe nhạc máy tính,…
Ứng dụng mạch công suất chạy Mosfet vào loa , thiết bị khuếch đại, đài sóng,..

Ứng dụng mạch công suất chạy Mosfet vào loa , thiết bị khuếch đại, đài sóng,..

Chú ý khi sử dụng mạch công suất chạy Mosfet:

  • Điện áp kích thước mạch Mosfet phải là dòng điện áp sạch và nằm trong phạm vi sử dụng.
  • Theo đặc tính, Mosfet được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi tốc độ cao.

Điểm yếu của mạch công suất chạy Mosfet

Với nhiều tính năng thì mạch Mosfet vẫn còn một số điểm yếu là:

  • Mosfet công suất dễ bị phóng điện hơn.
  • Mạch công suất mosfet lớn lấy dòng điện khá cao từ nguồn cung cấp có thể làm hỏng toàn mạch nên cần thêm cầu trì để an toàn.
  • Dễ bị dao động bởi tần số cao.
  • Mạch này là mạch lý thuyết và dành cho mục  đích giáo dục.
Điểm yếu của mạch công suất chạy Mosfet

Điểm yếu của mạch công suất chạy Mosfet

Cách kiểm tra mạch Mosfet công suất sống hay chết

Mosfet còn tốt là khi bạn đo trở kháng giữ G với S và giữa G với D có điện trở bằng vô cùng, kim không lên ở cả hai chiều đo. Và G đã được thoát điện thì trở kháng giữa D và S là vô cùng. Để có thể kiểm tra mạch Mosfet sống hay chết chúng ta cần kiểm tra kênh N và kênh P:

Kiểm tra chạy mạch công suất chạy Mosfet kênh N

Các bước để kiểm tra được là:

Bước 1: Đặt thang x10K và đặt FET lên vật cách điện hay kẹp chặt bằng dụng cụ không dẫn điện.

Bước 2: Đặt que đỏ vào cực S, que đen vào cực D, thông thường VOM sẽ chỉ một giá trị đó do tồn tại điện tích trên chân G làm mở.

Bước 3: Giữ que đo như ở bước 2 và chạm tay từ cực G sang cực D sẽ thấy kim nhích lên con số thường sẽ gần bằng 0, tiếp tục chạm tay từ G sang S sẽ thấy kim tụt đi, có nhiều trường hợp sẽ hiện tụt gần bằng vô cùng, để thấy kim thay đổi nhiều hơn thì hãy để ngón tay chạm dính nước hoặc chạm tay vào đầu lưỡi sau đó vào cực G.

Nếu chỉ số thay đổi thì mạch khuếch đại âm thanh dùng Mosfet công suất còn sống còn không thay đổi tức đã chết.

Cách kiểm tra mạch Mosfet công suất sống hay chết

Cách kiểm tra mạch Mosfet công suất sống hay chết

Kiểm tra chạy mạch công suất chạy Mosfet kênh P

Tương tự với việc kiểm tra Mosfet N chỉ cần đảo que đo ngược lại.

Hy vọng với bài biết trên sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về mạch công suất chạy Mosfet. Nếu còn điều gì thắc mắc bạn có thể liên hệ đến Lạc Việt Audio để được tư vấn giải đáp thêm. Xin cảm ơn!

 



Miền Bắc0982 655 355 Miền Nam 0979 520 980