农业自动喷洒系统是融合电子、机械、传感器以及自动化控制技术与农业灌溉及植保原理的现代化设备,涵盖灌溉类(如智能喷灌机、滴灌系统等用于农田水分精准供给)、植保类(如自动农药喷雾器、迷雾机等用于病虫害防治)。这些系统在农业生产过程中发挥着重要作用,通过精准控制水或农药的喷洒量、范围和时间,提高农业资源利用效率,提升农作物产量和质量,推动农业向高效、精准、智能方向发展,为保障粮食安全和农业可持续发展提供有力支持。
二、MOSFET 的应用情况MOSFET 在农业自动喷洒系统驱动电机中的应用此系统可以选择 MOSFET 管 VBL1615 作为驱动电机控制电路中的关键器件,其参数为:-单个N- VDS(V):60-VGS(正V):20-Vth(V):1.7- VGS=4.5V(m次):12- VGS=10V(m次):11- ID(A):75- 技术:沟槽封装:TO263
电机驱动与控制:在驱动电机方面,其 75A 电流承载能力能为 3kW 离心泵电机提供稳定动力,应对启动冲击,60V 的 VDS 和合适的 Vth 可与控制电路配合,依传感器反馈,通过 PWM 信号精准调节电机转速与扭矩,实现不同区域的精准喷洒,提高水资源与农药利用效率,保障农产品质量安全。
电源管理与优化:在开关电源电路中,能将 48V 锂电池电源转换为 12V、5V 等电压供各模块,低导通电阻减少功耗,使电源转换效率提升 5% - 10%。待机或低载时可降功耗延长电池寿命,如夜间待机功耗可降至正常的 10% - 20%。
系统保护与故障检测:能与保护电路协同,遇电机过载、短路、电源波动等异常,迅速切断电路,如电机故障电流增大或芯片超温(约 150℃)会自动停止工作,还可监测导通电阻等参数,异常时向控制中心发警报,以便及时维修,提高系统可靠性与稳定性。
三、MOSFET 的选型要点1.电气参数耐压值(VDS):鉴于农业环境复杂及电源波动,常见 24V 或 48V 直流供电的喷洒系统,宜选 60V - 100V 耐压的 MOSFET 管,防电源浪涌与电机反电动势致击穿,保障系统稳定运行。
电流承载能力(ID):因驱动电机启动和运行需较大电流,尤其大型喷灌或植保设备,对于 1kW - 5kW 电机,推荐 50A - 100A 以上额定电流的 MOSFET 管,确保可靠驱动电机,避免因电流不足引发的启动或运行问题。
导通电阻(RDS (on)):在农业喷洒系统中,降低功耗对能源利用和电池寿命很关键,大功率电机驱动场景,尽量选 10mΩ 以下导通电阻的 MOSFET 管,减少导通功率损耗,提升系统效率与经济性。
阈值电压(Vth):系统控制电路常采用低电压供电(如 5V 或 3.3V),MOSFET 管阈值电压应与之匹配,一般选 1V - 3V 的,保证在控制信号下可靠导通截止,降低电路设计复杂度与成本。
2.性能特性开关速度:电机驱动和电源转换电路里,MOSFET 管需频繁开关,对于农业喷洒系统常用的 PWM 调速,要求较高开关频率(20kHz - 100kHz),实现电机转速精确控制,降低噪音振动,增强系统稳定性可靠性。
抗冲击能力:农业作业环境恶劣,电压尖峰、电流浪涌和机械振动可能损坏 MOSFET 管,应选具雪崩能量等级和抗静电能力的,确保在复杂环境下长期稳定运行。
温度稳定性:户外工作的喷洒系统环境温度变化大,MOSFET 管需宽温工作(- 40℃至 125℃)且高温下电气参数漂移小,采用如 TO263 封装并结合散热措施(散热片或风扇),防止高温致性能下降损坏,保障系统可靠性。
3.可靠性与安全性可靠性测试与认证:为保证 MOSFET 管在农业喷洒系统的长期可靠性,需经高温老化、温度循环、湿度、振动、盐雾等测试,模拟恶劣条件检验性能稳定性。选择通过工业级电子产品认证等相关标准的产品,为系统稳定运行提供保障。
防护与隔离措施:系统设计中,应采取防护隔离措施,对 MOSFET 管密封封装或置于防护外壳内,采用防水、防尘、防腐蚀设计,提高耐久性;对高压大电流电路做好电气隔离,防止漏电短路,确保操作人员和设备安全,保障农业自动喷洒系统安全运行。
VBsemi 的 MOSFET 产品电气、性能、可靠性安全优势突出,产品线丰富,可按需匹配,助农业自动喷洒系统高效安全运行,推动农业现代化,提生产效益。