การเลือกใช้MOSFETสำหรับอินเวอร์เตอร์

อินเวอร์เตอร์หรือเครื่องแปลงไฟที่วางจำหน่ายในปัจจุบันนี้ส่วนมากจะนิยมใช้อุปกรณ์กึงตัวนำที่เรียกว่ามอสเฟตMOSFET เพราะราคาค่อนข้างถูกและหาง่ายในท้องตลาด ช่างโหน่งเองก็ถนัดเรื่องการใช้มอสเฟต ลองผิดลองถูกตามประสาช่างบ้านนอก ก็เจอระเบิดบ้าง ไหม้บ้าง เป็นธรรมดาของการทดลอง หลบทันบ้างไม่ทันบ้าง ทำไมมันถึงระเบิด แรกๆไม่ได้คำนวนอะไรดูตามคู่มือแล้วก็นำมาใส่เลย ระเบิดเป็นกองไหม้เป็นกิโล กว่าจะมาถึงวันนี้ได้ครับ.

..........................................................................

...........................................................................

โครงสร้างอย่างง่ายๆของมอสเฟส

ต้องขออภัยด้วยหากหลักการที่ช่างโหน่งอธิบายเข้าใจคลาดเคลื่อนไปครับ มอสเฟสมี3ขา คือขาเกท(G) เป็นขาที่กระตุ้นให้ไฟไหลผ่านระหว่างขาเดน(D) กับขาซีอส(S) ทิศทางการไหลก็ขึ้นอยู่กับชนิดของมอสเฟตครับ เช่นมอสเฟตแบบN แชนแนลมีไฟบวกกระตุ้น ทิศทางการไหลของไฟจึงจะไหลจากขาซ๊อส(S)ไปเดน(D) ถ้ามอสเฟตแบบP แชนแนลมีไฟลบกระตุ้น ทิศทางการไหลของไฟจึงจะไหลจากขาซ๊อส(S)ไปเดน(D)

.....................................................

....................................................

การเปิดและปิดควบคุมโดยขาเกท(G)

ในอินเวอร์เตอร์เท่าที่ผ่านมาออกแบบใช้มอสเฟสแบบ N แชนแนล คือป้อนไฟบวกให้ไปเปิดสะพานไฟระหว่างซ๊อส(S)ไปเดน(D)การปิดและการเปิดของเกท(G)จะต้องสัมพันธ์กันและต้องไม่เกินแรงดันที่กำหนด หากแรงดันเกินที่กำหนด ผลก็คือพังครับ ดังนั้นเราจำเป็นต้องมีวงจรควบคุมแรงดันให้คงที่และการปิดของขาเกท(G)ให้เร็ว โดยมีการใช้ไดโอดย้อนกลับต่อขนานกับรีซิตเตอร์ครับ.

........................................................

........................................................

R1 จำกัดกระแสและแรงดันไปยังขาเกท(G)ทำหน้าที่เปิด D1 ทำหน้าที่ปิดโดยใช้ไดโอดป้อนย้อนกลับอย่างรวดเร็ว R2,D2 ทำหน้าที่ควบคุมแรงดันที่เราป้อนไปยังขาเกท(G)ครับ.

ในอินเวอร์เตอร์ใช้มอสเฟสขนาดใหนบ้าง

1.อินเวอร์เตอร์แบบสวิทชิ่ง

ในอินเวอร์เตอร์แบบสวิทชิ่งมีการทำงานของมอสเฟสอยู่สองส่วนครับ ในส่วนแรกแปลงไฟจากแบตเป็นไฟดีซีแรงดันสูง(300โวลท์) ในส่วนที่สองแปลงไฟดีซีแรงดันสูง(300โวลท์)เป็นไฟกระแสสลับมีแรงดัน220โวลท์

ในส่วนแรกมอสเฟสที่ใช้เราจะเลือกแรงดันตามวงจรของอินเวอร์เตอร์ที่ออกแบบเช่นอินเอวร์เตอร์ขนาด12-24โวลท์เราก็จะเลือกมอสเฟสที่มีแรงดันอยู่ในช่วง50-80โวลท์ดีซีครับ ราคาก็ขึ้นอยู่กับการทนต่อกระแสและแรงดันครับ.

ในส่วนที่สองแปลงไฟดีซีแรงดันสูง(300โวลท์)เป็น220โวลท์กระแสสลับ ในส่วนนี้มอสเฟสต้องทนแรงดันได้ไม่ต่ำกว่า400โวลท์ดีซีครับ ส่วนการทนกระแสก็ตามราคาครับ.

2.อินเวอร์เตอร์แบบหม้อแปลง

ในส่วนนี้ ใช้มอสเฟสที่มีแรงดันอยู่ในช่วง50-80โวลท์ครับ และสำหรับอินเวอร์เตอร์แบบหม้อแปลงนี้การออกแบบต้องออกแบบให้มอสเฟสจ่ายกระแสได้สูงมากๆ และเลือกมอสเฟสที่มีค่าความด้านทานระหว่างขาเดน(D)และซ๊อส(S)น้อยครับ ทั้งนี้เพื่อลดความร้อนที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วอันอาจทำให้มอสเฟสระเบิดได้ครับ.

ความด้านทานระหว่างขาเดน(D)และซ๊อส(S)หรือเรียกว่า Rds(on)

มีความสำคัญอย่างไรครับ เมื่อเราเลือกซื้อมอสเฟสที่มีจำหน่ายสิ่งหนึ่งที่เราต้องดูจากคู่มือหรือสเปคของมอสเฟส นอกจากแรงดันและกระแสแล้ว Rds(on)ก็เป็นตัวเลือกที่สำคัญตัวหนึ่งครับ ยิ่งมีค่าน้อยราคายิ่งแพง และยิ่งมีค่าน้อย ความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการใช้งานไม่ร้อนมากครับ เปรีบเหมือนเราเอาความด้านทานต่อขนานกับขาCและขาEของทรานซิตเตอร์ครับ ความต้านทานถ้ามากกระแสก็จะไหลผ่านทรานซิตเตอร์มากครับ ทรานซิตเตอร์ทำงานหนักก็จะร้อนใช่ไหมครับ แต่ในทางกลับกันถ้าความด้านทานน้อย ทรานซิตเตอร์ทำงานไม่หนักเพราะกระแสส่วนมากไหลผ่านความต้านทานครับ.

จุดด้อยของมอสเฟสอีกประการหนึ่งคือหากเกิดความร้อนมากค่าของความต้านทาน(Rds)ก็จะมากตามไปด้วยครับ เมื่อการระบายความร้อนไม่ทัน มอสเฟสของท่านก็ไหม้หรือระเบิดได้อย่างรวดเร็วมากครับ.

ต้วอย่างเบอร์ของมอสเฟส

มอสเฟสสำหรับไฟแรงดันไม่เกิน80 โวลท์

เบอร์                 ไฟ               กระแส               ความด้านทาน(Rds)

IRF75N75              75V               80A                     11Mohm

IRFZ44                  55V               49A                     17.5Mohm

IRF3205                55V                110A                    8Mohm

IRFP064                60V                70                        0.009OHM

มอสเฟสสำหรับไฟแรงดันไม่เกิน500โวลท์

IRFP360             400V              21A                      0.20ohm

IRF840               500V              2A                        0.85ohm

IRF740               400V              2A                        0.55ohm

ไม่ลองไม่รู้ครับ บางเบอร์ก็ปลอมเยอะโวลท์ไม่ถึงก็มีครับ เลือกซื้อกับร้านที่ท่านไว้ใจได้เป็นดีที่สุดครับ.