สวัสดีครับยินดีต้อนรับทุกท่านเข้าสู่ช่อง ZimZimDIY
สำหรับวันนี้ ผมจะมาสาธิต วิธีคำนวณหากระแส Output ของมอสเฟตที่ไหลในวงจร
ซึ่งการคำนวณหากระแส ของ มอสเฟต เพื่อนๆ หลายๆท่าน ถามเข้ามาเป็นจำนวนมาก หลายๆท่านก็บอกว่ามันคำนวณข่อนข้างยาก
ซึ่งจริงๆแล้ว ผมอยากจะเรียนอย่างงี้ครับ
การคำนวณมอสเฟต กระแส DC ก็ไม่ได้ยากเย็นอะไร
ใช้เพียงแค่ 2 สูตรนี้ก็หาแรงดันไบอัสได้แล้ว
แต่เนื่องจากสูตร มันมีตัวแปร หลายตัวที่เราไม่รู้จัก เราถึงจะต้องไป ดิ้นรน หาตัวแปร เหล่านั้นมาแทนค่า
บางตัวก็หาได้เลยใน Datasheet บางตัวก็ต้องคำนวณออกมาซะก่อน มันก็เลยดู ซับซ้อน และก็ มีหลายขั้นตอน ในการทำ
ไม่เป็นไรครับ เดี๋ยว วิธีการเหล่านี้ ผมจะขอใช้ การอธิบาย เป็น แบบง่ายๆ สไตล์ช่อง ZimZim ให้เพื่อนๆได้ดูละกันครับ
ก่อนอื่น สิ่งที่เราควรที่จะเข้าใจมากที่สุดนั้นก็คือ
มอสเฟตทำงานอย่าง ?
มอสเฟต คอนเซบของมันก็คือ
ใช้ แรงดัน จากขา Gate มา ควบคุมกระแสขา Dain ให้ไหลลงไปขา Sourc
เพราะฉะนั้น อันดับแรก เราจะ ต้องรู้ก่อนว่าโหลดของเรา คืออะไร แล้ว ต้องการกระแสไฟเท่าไหร่
โหลดของผม ก็คือ หลอด LED Hipower
สเปกของมัน ก็คือ กินแรงดัน ประมาณ 3V
และก็กินกระแสประมาณ 300mA
แต่ผมจะไม่ให้มันสว่างจ้าจนเกินไป ให้มันกินกระแสประมาณ 100mA ก็พอ ครับ
ค่ากระแสของโหลดตรงนี้ เราจะเรียกอีกอย่างว่า กระแส ID ก็ได้ครับ เพราะฉะนั้น ค่า ID = 100mA หรือ แปลงเป็นหน่วยเต็มฏ้จะ = 0.1A
หลังจากที่เรามีโหลดแล้ว เราก็ต้องเตรียม แหล่งจ่าย ให้กับโหลด ด้วย
ปกติแรงดันก็อาจจะเท่ากัน กับโหลด หรือ มากกว่าโหลด ก็แล้วแต่ ผมจะใช้เป็นไฟ DC 12V ไปเลยละกันนะครับ
หลังจากนั้น ก็ หามอสเฟต เบอร์ ที่สามารถทนกระแสได้มากกว่า 100mA ขึ้นไป
และ ทนแรงดันได้มากกว่า 12V ขึ้นไป
ก็ไม่ต้องห่วงครับ ที่ร้านขายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ก็จะมี มอสเฟต หลากหลายเบอร์ เยอะแยะเต็มไปหมด
ผมจะใช้สัก 3A ก็ได้ครับ ผมหามาได้ก็จะเป็นเบอร์ 3N60C
มอสเฟตเบอร์นี้ อย่างที่บอกทนกระแสได้มากถึง 3A
และแรงดัน ทนได้มากถึง 600V
ก็ถือว่าเป็นมอสเฟตที่มีอัตราการทนแรงดันที่สูงมาก
พอเราได้ โหลด , แหล่งจ่าย , แล้วก็มอสเฟตมา เรียบร้อยแล้ว
ต่อไป ผมจะ ใช้แหล่งจ่ายภายนอก อีกชุดหนึ่ง โดยใช้ กราวด์ร่วม
เหตุผลก็คือ เพื่อความเข้าใจง่ายนั้นเอง
ตอนนี้ผม อยากที่จะ ต้องการทราบว่า ต้องใช้ แรงดัน จากแหล่งจ่ายตรงนี้ เท่าไหร่ ในการไบอัส ขา G
เราถึง จะควบคุมกระแส Output ของมอสเฟต ให้ได้ 100mA ตามที่โหลดต้องการ
แรงดันที่ไบอัสขา G ตรงนี้เขาจะเรียกว่า แรงดัน VGS นะครับ
แน่นอนครับว่า เราจะต้องใช้ สมการในการคำนวณ
ซึ่งจะเป็นสูตรแรกที่เพื่อนๆเห็น เมื่อสักครู่ นั้นก็คือ ID=K(VGS - VGS(th))2
แต่สังเกตุว่า เราต้องการทราบค่า แรงดันของ VGS เพราะฉะนั้นเราต้องมาจัดสมการใหม่
---------------------
ก็จะได้สมการใหม่ เท่ากับ VGS = / ID ส่วนด้วย K + ด้วย VGS(th)
ตอนนี้ สังเกตุว่า ค่าตัวแปรที่เรารู้ ก็จะมีเพียงแค่ ค่ากระแส ID แค่นั้นเอง ส่วน ค่า K และค่า VGS(th) เรายังไม่ทราบค่า
แล้ว ค่า VGS(th) มันคืออะไร
ค่าแรงดัน VGS(th) ก็คือ ค่า VGS(theshold) หรือแรงดันขั้นต่ำที่จะทำให้ มอสเฟสเริ่ม ทำงาน
ค่านี้ผู้ผลิตเขาก็จะบอกไว้ในเอกสาร
เพราะฉะนั้นเราจะต้องไป ดู DATASHEET ของเบอร์นั้นๆครับ ถ้าเพื่อนๆ เลื่อนลงมา ตรงหัวข้อ VGSth
ขวามือก็จะเจอ แรงดัน min และก็ max อยู่
ปกติเราก็จะเอาค่า min ค่าที่ต่ำที่สุด ออกมาคำนวณ นั้นก็คือ 2V
เราก็จับมาแทนค่า
ตอนนี้ ก็จะเหลือค่า K
แล้วค่า K คืออะไร ที่จริงแล้วค่า K ก็คือ ค่าสัมประสิทธ์ หรือ ค่า คงที่ เราสามารถหาได้จากสูตรนี้ครับ
K = ID(on) ส่วนด้วย [VGS(on) -กับ VGS(th)]2
ตอนนี้ ค่าตัวแปรที่เรารู้ก็คือ VGS(th) ใช่ไหมครับนั้นก็คือ 2V
ส่วนค่าตัวแปล ID(on) กับ VGS(on) เราจะต้องไปหาใน Datasheet กันอีกทีครับ
ซึ่งเบอร์นี้ ใน DATASHEET เขาจะไม่ระบุชื่อ ตรงๆนะครับ เราจะต้องไปหา ในหมวดของ RDS(on)
จะอยู่ตรงนี้ครับ
VGS(on) = 10V
ID(on) = 1.5A
เราก็แค่เติม On ให้มันซะ
เนี้ยะแหละครับที่ผมถึงได้บอกว่ามัน ลึกลับ ซับซ้อน เพราะว่าตัวแปล บางทีที่เราหา มันไม่ได้ใช้ชื่อ ที่ตรงเป๊ะ
เราอาจจะต้องเข้าใจในส่วนนี้นิดหนึ่ง
เราก็มาแทนค่า ID(on) = 1.5A
VGS on = 10V
เอาสามารถนำ 10V-2V ไปก่อนได้เลยครับ ก็จะได้ = 8V
8 ยกกำลัง 2 ได้ 64
เอาก็นำ 1.5A หาร 64V ได้เลย
ก็จะได้ ค่า K เท่ากับ 0.02343 A/V2 (แอมเปอร์โวล์ตยกกำลัง2) ชื่อตรงนี้มันเป็นแค่หน่วยของมันนะครับ เพื่อนๆอย่านำไปคำนวณต่อ
พอเราได้ ค่า K มาแล้ว
เราก็ มาแทนค่า ได้เลยครับ
หลังจากนั้น ก็ให้เพื่อนๆกด เครื่องคิดเลขคำนวณตามได้เลยครับ
รูท 0.1 หารด้วย 0.02343 ก็จะได้เท่ากับ 2.06 592 169 19
ทศนิยมมันเยอะ เราก็ตัด ออกมาสัก 2 ตำแหน่งก็ได้ครับ
ก็จะได้เท่ากับ 2.06 V นำมาบวก อีก 2V
ก็จะได้ แรงดัน VGS = 4.06V และนี่ก็คือคำตอบ
แต่เนื่องจาก มอสเฟต มันไวต่อไฟฟ้าสถิตย์ อย่างที่ผมบอกในคลิป EP ก่อนหน้านี้
ผมจำเป็นจะต้อง ต่อ R คร่อม ระหว่างขา G กับ S
R ที่ผมมี ที่ผมหาได้ ก็เท่ากับ 26 Kohm ผมก็ใส่เข้าไปครับ
ส่วน R ขา G ผมจะใช้ค่าสักประมาณ 2 K ก็ได้ครับ
ก็สรุปได้ว่า เมื่อเราจัดเตรียมแรงดัน VGS ตรงนี้ประมาณ 4.06 V ก็จะทำให้กระแส ไหลผ่าน หลอด LED ตรงนี้ประมาณ 100mA
ครับ
ขอบคุณเพื่อนๆทุกท่านที่ติดตามรับชมครับ
#วิธีคํานวณมอสเฟต #หาแรงดันไบอัสขาGateมอสเฟต #หาแรงดันVGS