Driver PWM con transistor MOSFET

Modificado por 煤ltima vez hace 3 meses

驴Te interesan los drivers PWM con transistor MOSFET? En este art铆culo te explico c贸mo funciona, c贸mo elegir los componentes y c贸mo construir un controlador o driver PWM con transistor MOSFET (Transistor de Efecto de Campo Metal-Oxido-Semiconductor).

Veremos primero un poquito de teor铆a (prometo que corta y entendible), lo justo para que puedas comprender lo que vamos a hacer sin limitarte a construir el circuito sin saber lo que haces y por qu茅.

Luego veremos un caso pr谩ctico con un ventilador, del que controlaremos la velocidad, con todas las pruebas y mediciones.

Si en alg煤n momento te pierdes o quieres ampliar la informaci贸n, al final del art铆culo, tienes las referencias de una serie de posts adicionales donde podr谩s aprender mucho m谩s y resolver tus dudas.

Intentar茅, como en otras ocasiones, que no sea una simple ‘receta’ de lo que tienes que hacer para montar el circuito. Voy a intentar que sea un art铆culo que aporte valor y te permita aprender f谩cilmente.

Si todo lo que quieres son unas instrucciones breves para construir el circuito, sin saber lo que haces o c贸mo funciona, este art铆culo no es para ti.

驴C贸mo funciona un driver PWM con transistor MOSFET?

Un controlador PWM (Modulaci贸n de Ancho de Pulso) con un transistor MOSFET se utiliza com煤nmente para regular muchos dispositivos: ventiladores, LEDs, otros transistores y casi cualquier tipo de carga.

Realmente no es m谩s que un MOSFET que act煤a como interruptor abri茅ndose y cerr谩ndose de una forma determinada, al ritmo que le marca un microprocesador, para generar una se帽al que controle el ventilador.

El por qu茅 necesitamos este circuito es muy sencillo: nuestro controlador por s铆 mismo no es capaz de generar una se帽al con la energ铆a que un ventilador necesita para moverse.

La gran mayor铆a de los microcontroladores son capaces de proporcionar en sus pines entre 6mA y 50mA, pero nuestro ventilador necesita m谩s energ铆a para funcionar (un ventilador normal de 5V de 40mm de tama帽o puede necesitar unos 150-200mA).

Si pidi茅ramos al microprocesador la energ铆a necesaria para mover un ventilador, por peque帽o que fuera, el microcontrolador se estropear铆a, en muchos casos, y en otros, simplemente dejar铆a de funcionar.

Incluso aunque el microcontrolador no se quemara ni dejara de funcionar, el ventilador no se mover铆a, al no tener suficiente energ铆a.

Aqu铆 hay una descripci贸n b谩sica de c贸mo funciona este circuito:

Generador de se帽al PWM

El generador de se帽al PWM es nuestro Arduino, ESP8266, ESP32, Raspberry Pi o lo que sea que controlar谩 el ventilador a trav茅s del circuito que vamos a construir.

El controlador PWM genera una se帽al de salida que var铆a en ancho de pulso (el ciclo de trabajo). El ciclo de trabajo determina la cantidad de tiempo durante la que la se帽al est谩 a nivel alto (encendida) en comparaci贸n con el tiempo a nivel bajo (apagada).

La se帽al PWM act煤a como una se帽al de control para el transistor MOSFET, permitiendo ajustar la velocidad del ventilador (o de otra carga que estemos utilizando, como un LED o un motor).

Si estos dos conceptos te han sonado a chino, no te preocupes. M谩s adelante te dejo dos art铆culos del blog en los que encontrar谩s todo lo que tienes que saber sobre qu茅 es una se帽al PWM y sobre el control de cargas mediante PWM.

Esquema del driver PWM con MOSFET

Un esquem谩tico b谩sico podr铆a verse as铆 para un MOSFET N-Channel:

Te dejo tambi茅n esta otra visualizaci贸n, por si te resulta m谩s sencilla:

Esquema Driver PWM con transistor MOSFET SI2306

Este es un ejemplo b谩sico y la selecci贸n espec铆fica de componentes depender谩 de la corriente del ventilador, la tensi贸n de operaci贸n y otros requisitos del sistema.

El transistor MOSFET act煤a como un interruptor controlado por la se帽al PWM.

La carga que queremos controlar (el ventilador, por ejemplo) est谩 conectado al MOSFET y recibe su alimentaci贸n a trav茅s de 茅l. La velocidad del ventilador est谩 directamente relacionada con el ciclo de trabajo de la se帽al PWM. Cuanto mayor sea el ciclo de trabajo, mayor ser谩 la velocidad del ventilador, y viceversa.

Adem谩s, casi siempre se debe agregar una resistencia entre la puerta y el pin 18 para controlar la velocidad de encendido y la corriente de la puerta.

El transistor MOSFET

Anter de seguir adelante, con la selecci贸n de los componentes que vamos a utilizar, es importante que sepas lo b谩sico sobre c贸mo funciona el transistor MOSFET.

Te recomiendo que leas el siguiente art铆culo donde podr谩s encontrar todo lo que necesitas.

Recuerda que realmente este circuito no es m谩s que un MOSFET que act煤a como interruptor abri茅ndose y cerr谩ndose de una forma determinada, al ritmo que le marca un microprocesador, para generar una se帽al PWM que controle el ventilador.

La selecci贸n del MOSFET para nuestro driver PWM

Ahora que ya sabes lo m谩s importante sobre el MOSFET gracias al art铆culo que acabas de leer (驴que no lo has le铆do? 隆pues vuelve atr谩s tres l铆neas, pincha y l茅ete el art铆culo! puedes empezar a aplicar lo que has aprendido para este circuito.

Es importante seleccionar un MOSFET que pueda manejar la corriente del ventilador y disipar la potencia generada. Adem谩s, el controlador PWM debe ser capaz de proporcionar la se帽al necesaria para controlar el MOSFET.

Si el MOSFET est谩 controlado por un microprocesador (voltajes de 3.3V o 5V), es fundamental utilizar un MOSFET de nivel l贸gico o ‘Logic Level’ MOSFET.

Los MOSFET de nivel l贸gico o ‘Logic Level‘ est谩n dise帽ados para que su funcionamiento sea una conducci贸n todo/nada entre el drenador y la fuente con una se帽al de voltaje muy bajo (3.3V, 5V o a veces menos) en la puerta.

Recuerda, adem谩s, que un MOSFET de nivel l贸gico o ‘Logic Level Mosfet’ o conduce o no conduce. Al no haber estados intermedios se optimiza el dise帽o, evitamos perdidas y calentamiento del MOSFET.

Requisitos de nuestro circuito PWM con transistor MOSFET

Antes de pasar a la parte pr谩ctica, tenemos que definir exactamente lo que queremos, con sus requerimientos y par谩metros de funcionamiento.

Vamos a necesitar definir, sobre todo:

  • Voltaje al que funciona el ventilador: Vamos a utilizar un ventilador de 5V.
  • Intensidad a la que funciona el ventilador: Usaremos un ventilador de 200mA nominales.
  • La amplitud (el voltaje) de la se帽al PWM con la que vamos a controlar el driver: En nuestro caso 3.3V (el voltaje de una Raspberry Pi, un ESP8266, un ESP32 y muchos otros controladores).
  • Frecuencia de la se帽al PWM: En nuestro caso utilizaremos 25Khz, que es bastante est谩ndar.

Selecci贸n de componentes

Vamos a seleccionar los componentes bas谩ndonos en los requerimientos que hemos definido.

Solamente necesitamos tres componentes:

  • Un diodo que evite que las corrientes inversas generadas por el ventilador puedan estropear nuestro circuito (o el microprocesador al que lo conectaremos).
  • Un transistor MOSFET, que act煤e como interruptor regulando la energ铆a que le llegue al ventilador.
  • Una resistencia, que ‘apague’ el transistor MOSFET cuando retiramos el voltaje de su compuerta.

Necesitaremos tambi茅n un ventilador de 5V de los que se suelen utilizar para refrigerar las Raspberry Pi y cosas parecidas.

Utilizaremos un ventilador de 40x40mm de dos cables (solo positivo y negativo) con un consumo m谩ximo te贸rico de 200mA.

Selecci贸n del diodo

El diodo no tiene mucho secreto. Podemos utilizar casi cualquier diodo. Solo tenemos que asegurarnos de que soporta la corriente necesaria (que es muy poca, podemos asumir que unos pocos mA, porque ser铆a solo la intensidad que es ventilador sea capaz de generar).

En nuestro caso vamos a utilizar un 1N4001 o 1N4007 (son casi iguales, a efectos de lo que aqu铆 nos importa), aunque puedes utilizar muchos otros diodos similares.

Este diodo 1N4001 es omnipresente y lo podemos encontrar en much铆simos circuitos. Seguramente sea el diodo m谩s utilizado del mundo (este o sus equivalentes chinos).

Selecci贸n del transistor MOSFET

La selecci贸n del transistor MOSFET tampoco es muy dif铆cil.

Vamos a utilizar un transistor que sea:

  • Muy f谩cil de encontrar
  • Muy barato
  • Robusto y que soporte mucho abuso

La selecci贸n del transistor MOSFET es algo m谩s complicada que la de un transistor BJT, porque tenemos que tener en cuenta m谩s cosas, pero no demasiado.

Tenemos que asegurarnos de que:

  1. Sea un transistor MOSFET de tipo ‘logic level’.
  2. Tenga una Vgs igual o inferior a 3.3V (a poder ser, por debajo de 2.5V)
  3. Tenga una Rds(on) lo m谩s baja posible.
  4. Tenga una intensidad Fuente-Drenaje de al menos 200mA, que es lo que nuestro ventilador consume.
  5. Tenga una corriente de la compuerta (IG) que nuestro microcontrolador sea capaz de proporcionar.

Por cierto, te puedes preguntar… 驴y c贸mo s茅 si un transistor MOSFET es adecuado para su uso con niveles l贸gicos de 3.3V (o 3V, mejor) ?:

Pues lo m谩s f谩cil y directo es comprobar si en el datasheet del MOSFET aparece especificada un valor de Rds cuando Vgs es <= 3.0V. Esto puede aparecer en dos lugares del datasheet: como un valor escrito en texto negro sobre blanco o en la gr谩fica de Rds(On)Vgs que incluyen todos los datasheets.

Yo lo que suelo hacer es buscar un MOSFET que especifique un Rds(on) @ VGS =2.5V

Para leer lo anterior, sustituye al leer la arroba por ‘cuando’ (esto indica a qu茅 VGS, o cu谩ndo VGS 芦vale禄, tiene esa Rds(on)).

Al grano, vamos a seleccionar nuestro transistor MOSFET:

Empezar茅 por decir que:

  • Voy a utilizar un transistor MOSFET en formato SMD (por los motivos que he comentado antes, principalmente los pocos MOSFET de nivel l贸gico que hay de tama帽o normal).
  • Me voy a limitar a seleccionar un transistor de entre los que ya tengo disponibles en mi laboratorio, en vez intentar buscar ‘el transistor perfecto’.

Busco entre los transistores MOSFET que tengo solo aquellos que sean de Canal-N y preselecciono los siguientes: Si2300, Si2306, Si2320.

驴Y por qu茅 preselecciono precisamente estos? Porque son del mismo fabricante (Vishay) y as铆 espero que te resulte m谩s sencillo compararlos entre ellos y ver las diferencias, al ser sus datasheets bastante parecidos en formato.

Cuando se comparan transistores de diferentes fabricantes, al principio puede ser un poco m谩s dif铆cil porque en sus datasheets no muestren los mismos valores o tables, o porque las siglas de los valores que est谩n indicando sean diferentes.

Puedes encontrar los datasheets de los tres transistores MOSFET aqu铆:

He creado la siguiente tabla, con los valores que nos interesan, para que nos resulte m谩s sencillo compararlos:

Si2300Si2306Si2320
Vds20A30A20A
Id3.6A2.8A @ Vgs = 4.5V2.4A @ Vgs = 2.5V
VGS(th)1.5V1V0.65V
Vgs m谩xima卤12V卤20V卤8V
Rds(on)0.085(惟) at VGS = 2.5 V0.094(惟) @ VGS = 4.5 V0.085(惟) @ VGS = 2.5 V, ID = 3.1A

Lo primero que veo es que el Si2306 muestra en sus datos una Vgs m铆nima de 4.5V, lo que ya nos indica que el fabricante no sugiere su uso con valores m谩s bajos.

Una segunda pista, nos la da el hecho de que, en el datasheet, el gr谩fico 芦On-Resistance vs. Gate-to-Source Voltage禄 solo muestra valores de Rds(on) a partir de unos 3.8V, lo que ya nos indica que no es adecuado para utilizarlo por debajo de ese voltaje.

隆Fuera el Si2306!

Entre el Si2300 y el Si2320 noy mucha diferencia, para lo que nos ocupa. Realmente cualquiera de los dos nos servir铆a. Mi elecci贸n va a depender de algo muy pr谩ctico y mundano: voy a usar del que tenga m谩s.

Selecci贸n de la resistencia

La resistencia entre la compuerta (Gate) y la fuente (Source) de un MOSFET se utiliza para limitar la corriente de carga y descarga de la compuerta, ayudando a prevenir transiciones demasiado r谩pidas que podr铆an generar ruido el茅ctrico y consumir m谩s energ铆a de la necesaria. Esta resistencia es com煤nmente conocida como una resistencia de compuerta (RG鈥).

Tambi茅n se utiliza, como hemos comentado antes, para descargar el condensador interno.

La elecci贸n de la resistencia de compuerta depende de varios factores:

  1. Tiempo de subida/descenso deseado (trise鈥/tfall鈥): Si deseas que la compuerta se cargue y descargue r谩pidamente para obtener tiempos de conmutaci贸n m谩s cortos, puedes elegir una resistencia m谩s baja. Sin embargo, debes tener en cuenta las limitaciones de corriente de la fuente de control.
  2. Corriente m谩xima de la compuerta (IG(max)鈥): Aseg煤rate de que la resistencia no permita que fluya m谩s corriente de la necesaria a trav茅s de la compuerta, lo que podr铆a da帽ar el dispositivo de control.
  3. Capacidad de la fuente de control: Verifica la capacidad de la fuente de control (por ejemplo, la capacidad de salida de un pin de un microcontrolador) para suministrar la corriente necesaria para cargar y descargar la compuerta a trav茅s de la resistencia seleccionada.

La f贸rmula b谩sica para calcular la resistencia de compuerta (RG) es:

RG = ( trise鈥 / tfall ) / (0.35 脳 IG(max))

Donde:

  • trise鈥/tfall鈥 es el tiempo de subida y descenso deseado.
  • IG(max)鈥 es la corriente m谩xima de la compuerta.

La constante 0.35 en el denominador se deriva de la aproximaci贸n de que el tiempo de subida/descenso se considera alrededor del 35% del valor final. Puedes ajustar este valor seg煤n tus necesidades espec铆ficas.

Como ves, la elecci贸n de la resistencia de la compuerta, es dependiente de muchas consideraciones y permite unos valores dentro de unos rangos muy amplios.

En nuestro caso, vamos a utilizar una resistencia de 10K惟 y realizaremos algunas medidas para ver si la tenemos que ajustar:

  • Mediremos la corriente en la compuerta
  • Mediremos el tiempo de subida y bajada de la se帽al con el osciloscopio

Es importante se帽alar que, en algunos casos, puede ser 煤til agregar un resistor en serie con la compuerta del MOSFET para limitar la corriente de pico durante la conmutaci贸n y mejorar la robustez del sistema contra transitorios de corriente.

Este resistor adicional puede llamarse 芦resistencia de compuerta禄 en algunos contextos, y su valor se selecciona de manera similar.

Construcci贸n del driver controlador PWM con transistor MOSFET

Llega lo mejor: construir el driver PWM con transistor MOSFET.

Es un circuito muy simple, con componentes muy baratos y relativamente f谩ciles de adquirir. Adem谩s, es muy f谩cil de montar, incluso para alguien que est谩 empezando o que es su primer proyecto.

Vamos a empezar por montarlo y comprobar, de una forma r谩pida, que funciona correctamente.

En el siguiente apartado, una vez que lo tengamos montado, veremos las pruebas y mediciones que podemos hacer con 茅l y seguro que aprendemos un mont贸n.

Existen varias opciones que tenemos para montar en circuito. Las principales son:

  • Breadboard
  • Perfboard o protoboard
  • Montaje al aire
  • Placa de circuito impreso a medida

Tambi茅n tenemos la opci贸n de hacer el montaje con componentes tradicionales 芦grandes禄 (throughhole) o con componentes peque帽itos de montaje superficial (SMD).

Como en este caso vamos a utilizar componentes SMD, por los motivos que ya hemos comentado, lo construiremos directamente sobre una perfboard, que es la forma m谩s sencilla de montar este tipo de circuitos.

El montaje cableado al aire queda descartado cuando se trata de componentes SMD. Sus patas son extremadamente fr谩giles y no soportan absolutamente ninguna tensi贸n mec谩nica.

Es un circuito tan simple que, en mi opini贸n, no merece la pena hacer una placa de circuito impreso a medida.

Soldar componentes SMD en Proto-board

驴Te da miedo el montaje de componentes SMD? No deber铆a. A m铆 me encantan y me parece incluso m谩s f谩cil montar circuitos SMD.

Adem谩s, puedo tener un mont贸n de componentes SMD almacenados en muy poco espacio y por muy poco dinero (si, son mucho m谩s baratos) para hacer montones de proyectos sin necesidad de estar pidiendo componentes.

El montaje final lo har茅 directamente en una perfboard , tratando de que quede un montaje compacto, aunque sin complicarnos la vida por ahorrar un cm2.

Si tras ver el video, en el que se ve lo f谩cil que es soldar este tipo de componentes, te sigue dando miedo soldar componentes SMD, siempre puedes utilizar una peque帽a placa adaptadora como estas.

Antes de hacer el montaje en Perf-board, har茅 un montaje r谩pido en una Breadboard, que permite cambios r谩pidos para hacer las pruebas y medidas necesarias.

Para poderlo pinchar en la Breadboard, lo soldar茅 a una peque帽a placa adaptadora.

Como no tengo disponible una placa de este tipo para montaje de SOT32 (que es el encapsulado que tiene nuestro MOSFET) voy a utilizar uno de estos adaptadores para SOT89, aunque no quede exacto.

Ver谩s que los pines del MOSFET no llegan a los pads de la placa, pero no importa, los extender茅 con un poquito de esta帽o de m谩s.

Tambi茅n puedes soldarlo en una plaquita perfboard normal. No te costar谩 mucho.

Nuestro montaje en Proto-board

Aunque es un montaje en Protoboard, he soldado el transistor MOSFET Si2300 en una peque帽a placa perf-board para que nos resulte m谩s sencillo manipularlo para las pruebas que vamos a hacer.

En la siguiente fotograf铆a puedes verlo en detalle (puedes pinchar sobre ella para verlo m谩s grande si quieres).

Esta es la distribuci贸n que vamos a seguir para hacer el montaje en Protoboard. Puedes pincharla para verla m谩s grande y que te sirva de gu铆a.

Y as铆 es como quedar谩 terminado:

Nuestro montaje en Perf-board

Si quieres montar el driver en una placa de prototipos perforada, puedes seguir el tutorial del Mini HAT PWM para Raspberry Pi.

Aunque lo escrib铆 pensando en la Raspberry Pi, puedes utilizarlo en cualquier otro proyecto.

Pruebas y mediciones del driver controlador PWM con transistor MOSFET

隆Por fin la parte m谩s interesante (al menos para m铆)! Las pruebas y mediciones.

Ya hemos montado el circuito y hemos comprobado que funciona. Ahora podremos comprobar por nosotros mismos muchos de los puntos que hemos comentado a nivel te贸rico.

  • Corriente de la puerta del MOSFET
  • Corriente en el drenador-fuente
  • Ciclo de trabajo m铆nimo
  • Temperatura del MOSFET. 驴Habremos acertado con todo o se estar谩 calentando el MOSFET como si fuera una estufa?

Con los datos de estas medidas podremos optimizar el circuito con datos reales, si es necesario, ya que algunos los hemos asumido o los hemos aplicado por aproximaci贸n.

Corriente de la puerta del MOSFET

Como hab铆amos adelantado, el MOSFET es un componente tremendamente eficiente que consume poqu铆simo.

Intercalamos el mult铆metro en modo de medida de intensidad entre la entrada de se帽an PWM y el Gate del MOSFET y alimentamos el circuito.

En este caso, est谩 consumiendo unos 328碌Asin optimizar el consumo. Podr铆amos reducir el consumo poniendo una resistencia limitadora en el Gate, pero al no ser un circuito que funcione con bater铆as y ser tan poco el consumo no me he molestado en ponerlo.

Corriente en el drenador-fuente

Intercalamos el mult铆metro en modo de medida de intensidad entre el volt铆metro y su positivo de alimentaci贸n y medimos.

Nada que no fuera lo esperado: 140mA, que corresponde, aproximadamente, con el consumo del ventilador.

Ciclo de trabajo m铆nimo para que el ventilador se mueva

Este punto pertenece al art铆culo Driver PWM con transistor BJT, pero te lo dejo tambi茅n aqu铆 porque la explicaci贸n es importante tambi茅n cuando utilizamos un MOSFET para controlar el ventilador.

Los resultados no han sido exactamente los que podr谩s ver m谩s abajo (puedes verlos en el video) pero quiero hacer algunas pruebas adicionales antes de actualizarlos, porque hay algo que no me cuadra…

La gran ventaja de utilizar una se帽al PWM es que podemos hacer girar el ventilador a la velocidad que queramos, entre el m铆nimo que admita el ventilador (por debajo de ese m铆nimo, que depende de cada ventilador, 茅ste simplemente se parar谩, mientras intenta girar) y el m谩ximo correspondiente a su voltaje de alimentaci贸n nominal (menos las p茅rdidas que, en su caso, genere nuestro circuito).

Esto significa que no podemos bajar el ciclo de trabajo al, por ejemplo, 1% porque el ventilador no tendr谩 suficiente energ铆a para moverse.

Este ciclo de trabajo m铆nimo es muy importante saberlo, en aplicaciones pr谩cticas, para evitar intentar mandarle se帽ales PWM por debajo del m铆nimo.

Hay que tener en cuenta que, si mandamos al ventilador se帽ales PWM por debajo del m铆nimo, el ventilador no se mover谩, pero se calentar谩 porque tendr谩 que disipar esa energ铆a que le estamos mandando en forma de calor.

Esto es importante siempre que controlamos un ventilador mediante PWM, tenemos evitar a toda costa intentar mandarle se帽ales PWM por debajo del m铆nimo que permita su movimiento fluido.

La medida del ciclo de trabajo m铆nimo para que el ventilador se mueva no ser谩 dif铆cil, pero si un poco m谩s engorrosa debido a que hay que utilizar otros instrumentos de laboratorio, diferentes al mult铆metro.

Para generar la se帽al PWM voy a utilizar un generador de funciones digital programable y lo voy a unir a un osciloscopio, para asegurarme de que la se帽al PWM que estoy midiendo sea la correcta y evitar errores.

Lo mejor, ya que es algo muy din谩mico, es que veas las pruebas en el video, pero te puedo adelantar que:

  • Si el ventilador se est谩 moviendo, podemos bajar el ciclo de trabajo hasta el 60% sin que se pare
  • Si el ventilador est谩 parado hay que subir el ciclo de trabajo al 100% para que se ponga en marcha (para que venza la inercia y ‘arranque’). Una vez que est谩 en movimiento podemos bajar hasta el 60%.

Es muy importante que entiendas y tengas presente que estos ciclos de trabajo dependen de cada ventilador concreto y pueden variar mucho de unos a otros.

Ir茅 ampliando la informaci贸n sobre este punto a medida que haga m谩s pruebas con este y otros ventiladores (y con diferentes drivers y microcontroladores, por si hay alguna diferencia).

Temperatura del transistor MOSFET

Como siempre que construimos un circuito, especialmente si lo hemos dise帽ado nosotros mismos, debemos comprobar que su temperatura de funcionamiento sea correcta y est茅 siempre bajo control.

Lo m铆nimo es tocar con el dedo y notar que no se est谩 calentando en exceso (al menos lo que nosotros consideremos en exceso).

Aqu铆, para evitar la subjetividad de nuestro dedo, voy a utilizar una c谩mara t茅rmica para conocer su temperatura real en varias situaciones.

En la siguiente imagen puedes ver nuestro circuito tras funcionar durante, al menos, 30 minutos.

Como ves la temperatura del MOSFET es de 芦fr铆o como el hielo禄. Vamos, temperatura ambiente.

Puedes ver el ventilador funcionando a 31.1潞C y bajo su esquina inferior izquierda est谩 el MOSFET a la misma temperatura que su entorno.

Por cierto, que el ventilador no var铆a mucho su temperatura dependiendo de la se帽al PWM. Se mantiene en todo momento entre 26潞C y 31潞C (con una temperatura ambiente en este momento de 24.9潞C).

No he incluido estas medidas en el video por dos motivos: Porque no hay nada interesante que comentar y porque se me olvid贸 grabarlo antes de tener el video montado (y s铆, si hubiera habido algo interesante que comentar lo hubiera editado de nuevo, aunque estuviera listo).

Diferencia entre el driver PWM con transistor MOSFET y con BJT

La elecci贸n entre un transistor MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) y transistor BJT (Bipolar Junction Transistor) en un circuito de conmutaci贸n, como el control de un ventilador mediante PWM, tiene varias diferencias clave:

Principio de Funcionamiento

  • Los MOSFET son dispositivos de voltaje controlados, donde la tensi贸n entre la compuerta y la fuente controla la corriente entre el drenaje y la fuente.
  • Los BJT son dispositivos de corriente controlados, lo que significa que la corriente de la base controla la corriente entre el colector y el emisor.

Corriente de Control

  • En los MOSFET, la corriente de compuerta, o gate, (Ig鈥) es muy peque帽a y se utiliza principalmente para cargar o descargar la compuerta. La potencia consumida es principalmente debido a la carga y descarga de la capacitancia de la compuerta.
  • En los BJT, la corriente de base (Ib鈥) es esencial para activar el transistor y controlar la corriente de colector (Ic鈥).

Eficiencia Energ茅tica

  • Los MOSFET tienden a ser m谩s eficientes energ茅ticamente en aplicaciones de conmutaci贸n de alta frecuencia, ya que tienen p茅rdidas de conmutaci贸n m谩s bajas y requieren menos corriente de control.
  • Los BJT pueden tener mayores p茅rdidas de energ铆a debido a la corriente de base necesaria para su operaci贸n.

Velocidad de Conmutaci贸n

  • Los MOSFET suelen tener tiempos de conmutaci贸n m谩s r谩pidos que los BJT, lo que los hace m谩s adecuados para aplicaciones de alta frecuencia como la modulaci贸n de ancho de pulso (PWM) a altas velocidades.
  • Los BJT pueden tener tiempos de conmutaci贸n m谩s lentos en comparaci贸n con los MOSFET.

Sensibilidad a la Temperatura

  • Los MOSFET son menos sensibles a las variaciones de temperatura en t茅rminos de rendimiento.
  • La temperatura puede afectar la ganancia (hfe鈥) de los BJT, lo que puede influir en su rendimiento.

Protecci贸n contra Sobrecorriente

  • Los MOSFET suelen ser m谩s robustos en t茅rminos de protecci贸n contra sobrecorriente, ya que se pueden implementar dispositivos con caracter铆sticas de apagado t茅rmico.
  • Los BJT pueden ser m谩s susceptibles a da帽os por sobrecorriente y sobrecalentamiento.

La elecci贸n entre un BJT y un MOSFET depende de la aplicaci贸n espec铆fica, los requisitos de conmutaci贸n, la eficiencia energ茅tica deseada y otros factores del dise帽o del circuito. En general, los MOSFET son m谩s comunes en aplicaciones de conmutaci贸n de alta frecuencia y para controlar dispositivos de alta potencia, mientras que los BJT siguen siendo adecuados para ciertas aplicaciones de baja y media potencia.

Video pr谩ctico del driver controlador PWM con transistor MOSFET

Como colof贸n de este art铆culo te dejo el video que he preparado como apoyo:

Hacer estos videos lleva mucho trabajo. Si te gusta el video no te olvides de darle a 芦Me gusta禄 y suscribirte al canal. Eso me motivar谩 a seguir haciendo m谩s videos como este.

Material de laboratorio que he utilizado en el video y que recomiendo

馃憠 Mult铆metro OWON XDM2041

馃憠 C谩mara t茅rmica VICTOR VC328B

馃憠 Generador de funciones FeelTech FY3200-24Mhz

馃憠 Fuente de alimentaci贸n MLINK DPS3005

馃憠 Osciloscopio Rigol DS1054Z en Amazon Espa帽a

驴Y ahora qu茅?

Pienso que hemos visto con suficiente profundidad c贸mo funciona, como calcular y como construir un driver PWM con transistor MOSFET.

Con el tiempo ir茅 completando y mejorando el art铆culo. Vis铆talo de vez en cuando para ver las novedades.

Si te ha gustado este post, te sugiero que leas los siguientes los siguientes art铆culos relacionados, donde podr谩s encontrar mucha m谩s informaci贸n sobre este apasionante tema:

1 comentario en 芦Driver PWM con transistor MOSFET禄

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