Irf540 схема включения. IRF540: мощный N-канальный MOSFET транзистор для силовой электроники — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Каковы основные характеристики и применения IRF540. Как правильно подключить IRF540 в схеме. Какие преимущества дает использование IRF540 в силовой электронике. Почему IRF540 подходит для управления двигателями и инверторов.

Содержание

Что такое IRF540 и его ключевые особенности

IRF540 — это мощный N-канальный MOSFET транзистор, разработанный для применения в силовой электронике. Он обладает рядом важных характеристик, делающих его отличным выбором для многих приложений:

Максимальное напряжение сток-исток: 100 В
Максимальный постоянный ток стока: 28 А (33 А при V_GS = 10 В)
Импульсный ток стока: до 110 А
Низкое сопротивление открытого канала: R_DS(on) = 44 мОм
Быстрое переключение: время включения/выключения около 35 нс
Максимальная рассеиваемая мощность: 130 Вт
Рабочая температура: до 175°C

Эти характеристики делают IRF540 идеальным выбором для высокомощных и высокочастотных применений, где требуется быстрое переключение больших токов.

Распиновка и подключение IRF540

IRF540 выпускается в корпусе TO-220 с тремя выводами:

1 — Затвор (Gate)
2 — Сток (Drain)
3 — Исток (Source)

При подключении IRF540 в схему необходимо соблюдать следующие правила:

Исток обычно подключается к общему проводу (земле) или отрицательной шине питания.
Сток подключается к нагрузке и положительной шине питания.
На затвор подается управляющее напряжение для открытия/закрытия транзистора.
Рекомендуется использовать подтягивающий резистор между затвором и истоком для надежного закрытия транзистора.
При коммутации индуктивной нагрузки необходимо установить защитный диод параллельно нагрузке.

Правильное подключение IRF540 обеспечивает его надежную и эффективную работу в схеме.

Принцип работы IRF540

IRF540 является полевым транзистором с изолированным затвором (MOSFET). Его работа основана на следующих принципах:

При подаче положительного напряжения на затвор относительно истока в канале транзистора формируется проводящий канал.
Чем выше напряжение на затворе, тем ниже сопротивление канала сток-исток.
При достижении порогового напряжения (около 2-4 В) транзистор открывается и начинает проводить ток.
Для полного открытия канала обычно требуется напряжение затвор-исток 10 В и выше.
При снятии напряжения с затвора канал закрывается, и ток прекращается.

Благодаря изолированному затвору IRF540 управляется напряжением, а не током, что обеспечивает высокое входное сопротивление и низкую мощность управления.

Применение IRF540 в силовой электронике

IRF540 широко используется в различных областях силовой электроники благодаря своим отличным характеристикам:

Управление двигателями постоянного тока

IRF540 отлично подходит для управления скоростью и направлением вращения двигателей постоянного тока. Его высокий рабочий ток и быстрое переключение позволяют эффективно управлять двигателями с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Импульсные источники питания

В импульсных преобразователях IRF540 используется в качестве ключевого элемента. Его низкое сопротивление открытого канала и быстрое переключение обеспечивают высокий КПД преобразования энергии.

Инверторы

IRF540 часто применяется в схемах инверторов для преобразования постоянного тока в переменный. Высокая рабочая частота позволяет создавать компактные и эффективные инверторы.

Зарядные устройства

В зарядных устройствах IRF540 используется для регулирования тока заряда аккумуляторов. Его способность работать с большими токами делает его идеальным выбором для мощных зарядных устройств.

Преимущества использования IRF540

Применение IRF540 в силовых схемах дает ряд существенных преимуществ:

Высокая эффективность благодаря низкому сопротивлению открытого канала
Возможность работы на высоких частотах, что позволяет уменьшить габариты устройств
Простота управления — достаточно подать напряжение на затвор
Высокая нагрузочная способность по току
Устойчивость к перегрузкам благодаря встроенному защитному диоду
Широкий диапазон рабочих температур

Эти преимущества делают IRF540 отличным выбором для многих приложений силовой электроники.

Сравнение IRF540 с аналогами

IRF540 имеет ряд аналогов с похожими характеристиками. Рассмотрим некоторые из них:

Параметр	IRF540	IRF540N	IRFZ44N
V_DS макс.	100 В	100 В	55 В
I_D макс.	28 А	33 А	49 А
R_DS(on)	44 мОм	44 мОм	17.5 мОм

Как видно, IRF540N является улучшенной версией IRF540 с несколько лучшими характеристиками. IRFZ44N имеет более низкое напряжение сток-исток, но способен работать с большими токами.

Советы по применению IRF540 в схемах

При использовании IRF540 в ваших проектах следует учитывать несколько важных моментов:

Обеспечьте достаточное охлаждение при работе с большими токами. Используйте радиатор и при необходимости принудительное охлаждение.
Для надежного переключения подавайте на затвор напряжение не менее 10 В.
Используйте снабберные цепи при коммутации индуктивных нагрузок для защиты от выбросов напряжения.
При параллельном соединении нескольких IRF540 используйте выравнивающие резисторы в цепях истоков.

Для быстрого переключения используйте драйверы затворов с малым выходным сопротивлением.

Соблюдение этих рекомендаций поможет обеспечить надежную и эффективную работу IRF540 в ваших схемах.

irf540 транзистор характеристики на русском, цоколевка, аналоги datasheet

Из-за своих технических характеристик irf540 применяется для решения большинства сложных задач в импортной технике. Это мощный, N-канальный, полевой транзистор третьего поколения от International Rectifier (IR). Выпускается, в настоящее время, компанией Vishay с названием SiHF540. В статье рассмотрен классический irf540, его технические характеристики и особенности. Так же приведены примеры его более современных версий, с улучшенными параметрами.

Содержание

Распиновка
Характеристики
Максимальные
Электрические
Тепловые сопротивления
Комплементарная пара
Аналоги
Принцип работы
Производители и DataSheet

Распиновка

У irf540 следующая цоколевка, он имеет три гибких вывода, слева на право: затвор (G), сток (D) и исток (S). Радиатор физически соединен с выводом стока. Чаще всего представляет собой полупроводниковое устройство с изолированным затвором (IG-FET), в пластмассовом корпусе ТО-220AB. Между выводами стока и истока встроен паразитный диод. Распиновка представлена на рисунке.

Примерно до 1990 года, некоторые экземпляры от IR, выпускались в корпусе для поверхностного монтажа SMD-220. IRF540FI от компании STM был исполнен в нестандартном корпусе ISOWATT220 или ТО-220FI. В настоящее время появились улучшенные модификации этого транзистора, в более современном корпусном исполнении. Так Vishay, производит их в корпусе ТО-262, например IRF540ZL и D₂PAK (он же TO-263 или SOT404), с маркировкой: IRF540S (SiHF540S), IRF540NS (SiHF540NS), IRF540ZS.

Характеристики

Если углубляться в технические тонкости, то все оригинальные «irf» сделаны по запатентованной IR технологии HEXFET, которая имеет более сложную структуру. Неоригинальные устройства, от других компаний, имеют свои технологии изготовления, но общий принцип един для всех. Ниже представлены основные характеристики itf540, к ним относятся:

Максимальное напряжение стока-истока (V _DS) — 100 В;
Максимальный постоянный ток стока (I _D) – 28 А; импульсный — 110 А;
Сопротивление проводящего канала сток-исток (R _DSon) — 77 мОм;
Максимальный суммарный заряд затвора (Q_G₍_Max₎ ) — 72 нКл;
Рассеиваемая мощность (P_D) — 150 Вт;
Диапазон рабочих температур (T_J) от — 55 до +175 °C.

Максимальные

Транзистор выдерживает достаточно большой ток в нагрузке, до 28 А. В последнее время на рынке представлены более современные модификации, такие как irf540n, irf540z. Они имеют улучшенные параметры. Так, у некоторых представителей этого семейства I_D достигает 36 А, а сопротивление открытого канала снижено до 26.5 мОм. Это связано с совершенствованием технического процесса производства. Рассмотрим предельно допустимые или так называемые максимальные для данного устройства.

Электрические

Электрические характеристики представлены, при температуре окружающей среды +25 °C. Максимальное пороговое напряжение на затворе, при этом у всех производителей не более 4 В. Однако практика показывает, что для полного открытия перехода, необходимо подавать больше 5 В. А для использования с контроллером, лучше использовать рекомендуемый производителем IRF540NL.

Тепловые сопротивления

Температуры окружающей среды +25 °C, при работе транзистора, невозможно добиться в обычных условиях его использования. Поэтому все, без исключения, производители в своих DataSheet предоставляют значения тепловых сопротивлений. Они могут понадобиться для расчета элементов охлаждения в схеме.

Кроме вышеперечисленных параметров, для принятия решения об использовании, необходимо учитывать ёмкостные характеристики, время переключения устройства и др.

Комплементарная пара

Комплементарной парой является MOSFET irf9540. Это полевик от IR, с фирменной HEXFET-структурой, в пластмассовом корпусе ТО-220AB. Соответственно, он имеет проводимость P-типа.

Аналоги

Полными зарубежными аналогами irf540 являются: BUZ21, D84EL2 (Siemens), STP22NE10L, STP24NF10 (STM). Ближайшим по параметрам будет 2SK2314 (Toshiba). В качестве российской замены можно порекомендовать: КП540, КП746А, КП746Б.

Принцип работы

IRF540 может быть включен или выключен при подаче требуемого порогового напряжения затвора (V_GS). Переход сток-исток закрыт, когда на него напряжение не подается. При подаче напряжения, переход открывается. В нашем случае, при появлении на затворе напряжения в 5 В, переход откроется и будет пропускать ток. Схематично работа полевика представлена на рисунке.

Если переход открыт и надо его закрыть, то на затвор надо подать 0 В. До этого момента полевик останется открытым. Чтобы избежать этой проблемы, обычно используют понижающий резистор (R1). На рисунке от представлен сопротивлением в 10 кОм. В таких приложениях, как управление скоростью двигателя или регулировка яркости света, используют сигнал ШИМ для быстрого переключения. При этом емкость затвора MOSFET создает обратный ток из-за паразитного эффекта. Чтобы решить эту проблему, применяют ограничивающий конденсатор. На рисунке он представлен емкостью C1 — 470 пФ. Посмотрите видео на похожую тему с использованием вместо контроллера потенциометра.

Производители и DataSheet

Основным производителем irf540 является компания Vishay. Именно её продукцию сейчас можно встретить на российских прилавках магазинов радиотоваров. В том числе и под торговой маркой International Rectifier. В тоже время, может встречаться продукция таких известных брэндов: Infineon, STM, Fairchild, Philips, Motorola. Или неизвестных: Bay Lianer, Harris.

Зарядное устройство на транзисторах IRF540 • HamRadio

03.02.202211.11.2020 от Foxiss

Зарядное устройство на транзисторах IRF540 в качестве примера приведу очень простое зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов, которое использует переключающие свойства транзисторов NF-MOSFET серии IRF540 для регулирования тока зарядки. Принципиальная схема зарядное устройство на транзисторах IRF540 показана на рисунке.

Вторичное выходное напряжение от сетевого трансформатора 16В и током 6А подается на входные клеммы P1 печатной платы, затем оно выпрямляется двумя мостовым выпрямителем на диодах D1-D4 и сглаживается электролитическим конденсатором C1. Зарядный ток регулируется двумя силовыми транзисторами N-MOS типа IRF540 (T1, T2), которые соединены параллельно. Транзисторы открываются положительными импульсами напряжения, которые формируются выпрямлением переменного напряжения с клеммной колодки P1 при помощи диодов D5 и D6.

Ток зарядки регулируется потенциометром R3. Подстроечный резистор R1 устанавливает максимальный ток, а R2 минимальный (он может быть практически равен нулю) зарядного тока (настройки обоих потенциометров взаимодействуют). От регулирующего потенциометра R3 импульсы управления подаются на управляющие электроды транзисторов T1 и T2 через диод D7. Резистор R6 формирует нагрузку диода D7, стабилитрон D8 вместе с резисторами R4 и R5 защищают управляющие электроды транзисторов от чрезмерного напряжения.

Силовой диод D9 вместе с предохранителем F1 (F 5 A) защищает зарядное устройство в случае неправильно подключенной (с обратной полярностью) батареи. Предохранитель F1 не показан на схеме на рисунке и подключен к цепи зарядного тока за клеммной колодкой P2 (но все же дорисовал предохранитель что бы не вводить в заблуждение). Среднее значение зарядного тока измеряется амперметром AMP1 с диапазоном 10А. Печатная плата зарядное устройство на транзисторах IRF540 приведена на рисунке, а также расположение компонентов на следующем в тексте статьи.

Оба транзистора установлены на общем радиаторе. Не плохо применить вентилятор охлаждения. Измеритель AMP1 можно использовать любой подходящий с диапазоном измерения 10А. Перед вводом в эксплуатацию зарядного устройства установите подстроечный резистор R1 в среднее положение, а R2 на наименьшее сопротивление и ползунок потенциометра R3 повернуть к общему проводу. Например, к выходу зарядного устройства подключаем автомобильную лампу мощностью 12В / 45 до 55 Вт.

После включения зарядного устройства медленно увеличивайте напряжение на управляющих электродах транзисторов T1 и T2 при помощи потенциометра R3. Транзисторы должны открываться при напряжении около 2,5В. Все это контролируем по амперметру AMP1 по мере увеличения выходного тока. Когда амперметр отреагирует на изменение тока, мы можем отключить лампочку нагрузки.

Далее возвращаем потенциометр R3 в исходное положение, подключаем заряженную свинцово-кислотную батарею и постепенно увеличиваем зарядный ток до 6А. Установите максимальный выбранный зарядный ток с помощью подстроечного резистора R1 и минимальный R3. Рекомендуется повторить настройку подстроечников несколько раз, так как изменение положения бегунка каждого из резисторов влияет на оба предела зарядного тока (минимальный, максимальный). Зарядное устройство очень простое и работает при первом включении. Ток зарядки почти постоянен до конца цикла зарядки (немного уменьшается к концу зарядки).

Рубрики Питание

IRF540N MOSFET Распиновка, спецификация, описание применения

IRF540N — это усовершенствованный N-канальный силовой МОП-транзистор HEXFET от компании International Rectifier. Устройство чрезвычайно универсально благодаря своим возможностям переключения тока и напряжения и, таким образом, идеально подходит для многочисленных электронных приложений.

Техническое описание и распиновка устройства описаны в следующей статье.

Используются передовые технологии обработки.
Чрезвычайно низкое сопротивление на пути нагрузки. Гибкий график dv/dt.
Допустимая рабочая температура до 175 градусов Цельсия.
Возможность очень быстрого переключения.
Полностью устойчив к лавинным или пиковым импульсным токам.

Изображение выводов

Максимально допустимые пределы IRF540N указаны ниже:

I _D = макс. 33 А при 10 В (V _GS). Это максимальный ток, выдерживаемый устройством от стока к истоку через нагрузку, при напряжении затвора 10 В при нормальной температуре. (от 25 до 35 градусов по Цельсию)

I _DM = 110 ампер макс. Это максимальная допустимая сила тока устройства от стока к истоку через нагрузку в импульсном режиме (НЕ непрерывном).

P _D = 130 Вт Макс, максимальная мощность, которую может рассеивать полевой транзистор, и бесконечный (холодный) теплоотвод

В _GS = 10 В тип. +/-20%. Это максимальное напряжение запуска, которое может быть приложено к затвору и истоку для оптимальной работы.

В _(BR)DSS = 100 вольт. Это максимальное напряжение, которое может быть приложено между стоком и истоком устройства.

Области применения

Это устройство лучше всего подходит для высокомощных коммутационных приложений постоянного тока, например, в сильноточных источниках питания SMPS, компактных ферритовых инверторных схемах, инверторных схемах с железным сердечником, понижающих и повышающих преобразователях, усилителях мощности, регуляторах скорости двигателя, робототехнике. и т. д.

Как подключить IRF540N MOSFET

Это довольно просто и должно быть выполнено, как описано в следующих пунктах:

Источник предпочтительно должен быть подключен к земле или отрицательной линии питания.

Слив должен быть подключен к положительной клемме питания через нагрузку, которая должна управляться устройством.

Наконец, вентиль, который является выводом триггера устройства, должен быть подключен к точке триггера схемы, желательно, чтобы этот вход триггера был источником питания +5 В от источника логики КМОП.

Если триггерный вход не является логическим источником, убедитесь, что затвор постоянно подключен к земле через высокоомный резистор.

Когда устройство используется для коммутации индуктивных нагрузок, таких как трансформатор или двигатель, обратный диод обычно должен быть подключен параллельно нагрузке, а катод диода должен быть подключен к положительной стороне нагрузки.

Однако IRF540N имеет встроенный лавинный защитный диод, поэтому внешний диод обычно не требуется; он может быть включен, если вы хотите обеспечить дополнительную безопасность устройства.

Прикладные цепи

Управление двигателем : Все приложения управления двигателем требуют, чтобы силовое устройство было прочным, рассчитанным на большой ток и высокое напряжение, а также с высокой скоростью переключения. IRF540 удовлетворяет всем этим критериям и идеально подходит для всех схем управления двигателем постоянного тока, как показано ниже:

Переключение истокового повторителя Переключение двигателя с ШИМ

Понижающий преобразователь : Понижающий преобразователь не может работать с устройствами, обычные уровни напряжения, тока и переключения. IRF540, как мы обсуждали в приведенном выше техническом описании и функциях, адекватно оборудован для работы при умеренно высоком напряжении, высоком токе и выдающихся скоростях переключения, что делает его идеальным кандидатом для всех приложений с повышающим понижающим переключением.

Инвертор мощности : IRF540 рассчитан на огромную мощность, что позволяет идеально использовать его для изготовления инверторов мощности, как показано ниже. Полный код можно найти в этой статье.

Солнечный выключатель Zero Drop : Солнечные панели сегодня оцениваются в больших количествах, и это требует контроллера со значительной пропускной способностью. IRF540 отлично подходит для всех приложений с мощными солнечными контроллерами просто благодаря своим впечатляющим возможностям переключения мощности.

Поправки к приведенным выше пояснениям приветствуются.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете ответить через комментарии, я буду очень рад помочь! Распиновка

Irf540 — принцип работы, особенности и применение

Переключение является важным аспектом различных электронных приложений. В большинстве случаев достаточно обычного транзистора. Тем не менее, там, где необходимо быстрое переключение, вам потребуется определенный тип транзистора. irf540 пригодится, так как он имеет более высокую скорость, чем типичный транзистор. В этой статье речь пойдет о распиновке irf540. Кроме того, он подробно расскажет о своих приложениях для переключения скоростей. Проверьте это.

Что такое Irf540？

Транзистор irf540

Полевой МОП-транзистор использует траншейную технологию. Это N-канальный полевой МОП-транзистор, популярный благодаря низкому тепловому сопротивлению. Кроме того, он может работать с сильноточными нагрузками и имеет возможность переключения напряжения. Таким образом, он может достичь высокого уровня вождения.

Конфигурация контактов Irf540

Два транзистора в корпусе TO-220

Контакт 1/Источник ; Ток вытекает из MOSFET через этот контакт 9.0016
Штифт 2/ Штифт затвора ; Это удобно для управления смещением MOSFET
Pin 3/ Drain Pin ; Вывод, по которому ток входит в MOSFET.

Irf540 Принцип работы

Несколько МОП-транзисторов

Принцип работы прост. Вход представляет собой транзистор N-типа, а два других вывода — N-типа. Подача тока на вывод затвора вызывает короткое замыкание затвора и стока.

Кроме того, сток и исток работают как эмиттер и коллектор электронов соответственно. Кроме того, разводка МОП-транзисторов аналогична разводке биполярных транзисторов. Единственное отличие состоит в том, что MOSFET управляется напряжением, а BJT — током.

Irf540 Характеристики

Транзисторы в корпусе TO-220

Основные характеристики и характеристики MOSFET: .

Во-вторых, он устойчив к высоким температурам.

Максимальное напряжение, которое можно подать от стока к истоку, составляет 100 В. Кроме того, максимальное напряжение затвор-исток составляет ±20 В.

В-четвертых, максимальный непрерывный ток стока составляет 23 А, а максимальная рассеиваемая мощность — 100 Вт.

Кроме того, он имеет максимальный импульсный ток стока 92 А.

Тем не менее, номинальный ток стока зависит от производителя.

Кроме того, для проводимости требуется минимальное напряжение от 2 до 4 В. Кроме того, его рабочая температура и диапазон температур хранения составляют от -55 до +150 ℃.

Кроме того, время включения и выключения составляет 35 нс. Опять же, у него низкий пороговый ток. Таким образом, он совместим с Arduino.

Кроме того, он изготовлен с использованием передовых технологий обработки. Кроме того, он обладает полной устойчивостью к лавинным или пиковым импульсным токам.

Наконец, он имеет возможность быстрого переключения. Следовательно, это полезно для операций переключения.

Этот МОП-транзистор полезен в следующих схемах:

Управление двигателем

Электродвигатель

Основные требования к устройствам для управления двигателем включают:

Во-первых, они должны быть прочными и рассчитанными на высокое напряжение.
Также он должен иметь высокий номинальный ток и быстродействующие коммутационные свойства.

Все эти функции являются синонимами IRF540. Таким образом, он идеально подходит для управления двигателями.

Понижающий преобразователь

Устройства с обычными уровнями тока, напряжения и переключения несовместимы с понижающими преобразователями. Следовательно, IRF540 лучше всего подходит для приложений с переключением buck-boost.

Инвертор мощности

Несколько инверторов мощности

IRF540 имеет высокую номинальную мощность. Следовательно, это удобно в производстве инверторов мощности.

Солнечный выключатель Zero Drop

Номинальная мощность большинства современных солнечных панелей относительно высока. Поэтому им требуется контроллер с высокой пропускной способностью. Следовательно, IRF540 является наиболее подходящим вариантом для мощных солнечных контроллеров.