como conectar un mosfet de potencia a un microcontrolador _ inventable

8/17/2019 Como Conectar Un Mosfet de Potencia a Un Microcontrolador _ Inventable

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En este artículo describo en modo simple y ejemplicado, la conexión de mosfets a microcontrola-dores u otros circuitos digitales para controlar motores, leds o cualquier dispositivo de potenciaque trabaje con baja tensión continua (D !"

#os mosfets de potencia (po$er mosfets! son componentes electrónicos que nos permiten de con-trolar corrientes muy elevadas" omo en el caso del los mosfets comunes, tienen tres terminalesde salida que se llaman% Drain, &ource y 'ate (D, & y '!" #a corriente principal pasa entre &ource yDrain ( ! mientras que el control de esta corriente se obtiene aplicando una tensión sobre el ter-minal 'ate (respecto al terminal &ource!, conocida como ) "

Conexión directa de un Mosfet a un microcontrolador

En condiciones de reposo, la corriente de 'ate es pr*cticamente nula porque al interno del compo-nente, el terminal 'ate se encuentra conectado a una especie de capacitor" +or lo tanto circula co-rriente de 'ate solo cuando cambiamos el nivel de tensión de entrada (cambio de estado lógico! yeste es el motivo por el cual el consumo de los mosfet (como en el caso de todos los circuitos lógi-cos &! aumenta en proporción a la frecuencia de conmutación"

&D

'&

COMO CONECTAR UN MOSFET DE POTENCIA A UNMICROCONTROLADOR

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Existen .po$er mosfets. de dos tipos% los de canal / y los de canal +" #a diferencia entre estos est*en la polaridad de conexión &ource-Drain y en el 0ec0o que la tensión de 'ate de los mosfet de ca-nal + es negativa (las mismas diferencias que existen entre los transistores /+/ y +/+!"

Símbolos de los mosfet

En base a la aplicación, un mosfet de potencia puede trabajar en la .región lineal. o en .saturación."En los sistemas analógicos, como por ejemplo en las etapas de salida de los amplicadores de audio,los mosfets trabajan en la región lineal mientras que en los sistemas digitales, en los cuales se usancomo interruptores digitales de potencia, estos trabajan en corte ( 11! o saturación ( /!" En esteartículo anali2aremos solamente los mosfet usados como interruptores digitales"

uando un mosfet se encuentra en saturación, el valor de resistencia interno entre &ource y Drain(3sd! es muy bajo y por lo tanto, la disipación de potencia en 4l ser* poco signicativa no obstantela corriente que lo atraviesa pueda ser muy elevada"

Mosfet usado como simple interruptor de potencia

+ara llevar un mosfet a la saturación, es necesario que la tensión de control en el terminal 'ate seasucientemente alta y esto podría ser un problema si us*ramos directamente la baja tensión de sa-lida de un microcontrolador" e explico mejor con un ejemplo" +ara saturar un transistor bipolar(tipo 5 678! se necesita superar la tensión de umbral de la base que es solamente de 9,:)" ;natensión de control de 9,:) se pueden obtener con cualquier sistema digital alimentado con 6),


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mosfet" Es m*s, aunque si alcan2*ramos este valor, no sería suciente porque deberíamos salir dela región lineal de trabajo para llevarlo a la saturación" &i no fuera así, la conducción no sería plena ypor lo tanto parte de la potencia se disiparía en el mosfet en forma de calor porque la potencia disi-pada por el mosfet es el resultado de la multiplicación entre la caída de tensión y la corriente quepasa por 4l (+mosfet > )sd ? sd!"

Curvas de conducción de un hipotético mosfet con las dos regiones de trabajo

(lineal y saturación) para distintas tensiones de ate

En el dise@o podemos ver las curvas de conducción de un típico mosfet de canal / con distintastensiones de 'ate en las dos regiones de trabajo (región lineal a la i2quierda del gr*co y satura-ción a la derec0a!" omo podemos observar, si quisi4ramos obtener una corriente de salida m*xi-ma, la tensión de 'ate ()'&! debería ser de A,6)" Este valor varía en base al modelo de mosfet usa-do" +ara resolver este problema existen dos posibilidades% usar un adaptador que aumente los ni-veles de salida del microcontrolador o conseguir un mosfet que trabaje con tensiones de 'ate m*sbajas" #os mosfets con baja tensión de 'ate son conocidos con el nombre de .logic level po$ermosfet. (mosfet de potencia para nivel lógico!"


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Comparación entre un mosfet !"ogic level! y un mosfet com#n

En el dise@o podemos ver la curva de conducción de un mosfet .logic level. 3#6


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$jemplo de conexión directa de un mosfet !logic level!

+or lo tanto, elegir un mosfet de tipo .logic level. es la mejor elección cuando trabajamos con cir-cuitos digitales" En la gura podemos observar la conexión de un mosfet .logic level. a un micro-controlador para encender una tira de leds"

omo explicado al principio de este artículo, cuando cambia el nivel lógico de control, por un ins-tante el mosfet absorbe una cierta corriente que carga el capacitor interno del terminal 'ate" #aresistencia de 7,A sirve para limitar esta corriente inicial" +odríamos usar cualquier valor de resis-tencia pero un valor bajo permite la carga r*pida de este capacitor y por lo tanto una conmutaciónm*s velo2 del mosfet, Ftil si quisi4ramos usar una regulación de potencia por impulsos (+G !" Eneste tipo de regulación, si la conmutación del mosfet fuera .lenta., este se encontraría por m*stiempo en la 2ona lineal y por lo tanto aumentaría la disipación de potencia en 4l, especialmente si

trabajamos con frecuencias elevadas" ;na ve2 que el mosfet 0a conmutado, el 'ate no absorbem*s corriente" +or lo tanto si pensamos de usar nuestro mosfet para simples encendidos y apaga-dos, el valor de esta 3 puede ser de =9 " +or el contrario, si deseamos modular la potencia de sali-da a trav4s de la modulación +G , nos conviene un valor de resistencia de 7,A ,


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al 'ate del mosfet tendr* un potencial positivo de =C) a trav4s de la resistencia a positivo" uandola salida del microcontrolador pasa a nivel alto, (=,8),


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46 PENSAMIENTOS SOBRE “COMO CONECTAR UN MOSFET DE POTENCIA A UNMICROCONTROLADOR”

+ingbacJ% omo conectar un mosfet de potencia a un microcontrolador K utomatismos ar del+lata

C6 ' &L C9=< # & C


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: L;53E C9=< # & 9=%=A

;n articulo estupendo, y una pagina $eb muy elaborada y con contenido sencillo pero de muybuena calidad"

H a0ora una petición …"

lgFn circuito de conmutación como este del mosfet de potencia, pero con igbtP

;n circuito para controlar por ejemplo un motor de a C


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< D E 53E C9=< # & C


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gaby NNmuy simple y practicoNNN te felicitoNN

racias Carlos

=6 53 # C9=7 # & 96%6C

prendí muc0o con esta guia de electronica"

nmediatamente lo puse en practica y funciona muy bien NNN

Sice pruebas con un motor =C)D peque@o y una se@al +G de arduino" H todo trabajó a laperfección"

omo mi mosfet soporta C99) y =8amp" pues que decidí sumar la apuesta, con un motor uni-versal de O amp" y con corriente recticada a =76)D " on la frecuencia base de +G a =

S2" TTTExcelente funcionaNNN

sí que 0ice otra prueba%& / +G , solo un pulso de =9vdc jo en gate"

Eso bastó para que fundiera el mosfet"

Drain y &ource cerraron circuito para no volver a abrirlo, el motor encendió pero cuando quit4la se@al de =9vdc de gate ya no se apagó"

e pregunto Uque fu4 lo que sucedióP

UExiste alguna frecuencia minima de operaciónP

+ola 7icardo %o existe una frecuencia mínima M's all' 5ue el motor es bastante potente (9?8@ x A/ B 9;:8 ) y yo usaría mosfet m's grandes- para cargas inductivas como la de un motor es nece* sario poner un diodo en paralelo con este polariDado al contrario (la raya al positivo del motor) co*mo explico en esteartículo para eliminar la extra tensión de apertura 5ue genera una bobina (eneste caso el motor) cuando un semiconductor (en este caso el mosfet) interrumpe la corriente

=O H C9=7 # & =A%C7

uy buen articulo, tengo una pregunta ,estoy usando unas tiras de led para 0acer numeros

grandes y poder construir un timer, el tema es que por un lado tengo el control de los segmen-tos y por otro lado la multiplexsacion,crees que si con un mosfet controlo el positivo de cada segmento y con otro los A negativos de

Ri% rd"

#us+ $" s+ n% +"


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control con semiconductores Fsar capacitores electrolíticos no es la solución Ge conviene usar mos*fets con capacidad de corriente bastante elevadas agregando en paralelo con el motor diodos r'pi*dos supresores de picos de tensión

=8 D E 53E C9=6 # & C9%6=

muy buen articulo

C6 H C9=7 # & CC%69

Excelente y explicado sencillo el articulo" 1elicidades

racias 7aulHH

CA H C9=7 # & 96%7O

lguien sabe cuales son las especicaciones t4cnicas de los mosfet que tienen los controlado-res rgb =Cv con control remoto c0inosP &e me quemo el mosfet smd del color verde y queriareempla2arlo" +ero no se sus especicaciones"

+ay muchos tipos de controladores "eandro- si logras leer la sigla basta 5ue bus5ues la hoja del fa*bricante en internet

CC M;/ C9=7 # & 9C%


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proyectar un convertidor de niveles lógicos pero no dispongo de un "M;A9? para poder probar*lo "o siento

=9 / ) E 53E C9=7 # & 99%6:

Sola, acabo de ver el artículo, muc0as gracias por el trabajo que reali2as, es increíble"

Say una cosa que me da que pensar%

En el primer esquema en el que aparece la tira de leds(QEjemplo de conexión directa de unmosfet Qlogic levelR!, si por la se@al de control ponemos +G y le damos 6), queremos que losleds se enciendan a tope, correctoP

&i conectamos la tira de leds directamente a =C)cc tendremos los amperios que consume ( porejemplo = !" +ero si conectamos la tira de leds como en el esquema y aplicamos +G 6) paraque se enciendan a tope nunca llegaremos a tener = por el voltage )ds que aparece en elmosfet, la tira de leds est*r* a 8 ) no a =C), es correctoP

+ola ,avier- la tensión gate*source (g*s) es otra cosa respecto a la tensión drain*source (d*s) $sta #l*tima es de pocos milivolts cuando el mosfet conduce plenamente y por lo tanto en los leds tendr's los 9I@

= D E 53E C9=7 # & 9=%


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cuentra en una fase de transición 5ue no es ni corte ni conducción plena (entre el source y eldrain) por5ue la corriente 5ue pasa entre source y drain se controla a través del gate

$n circuitos de tipo digital- esta condición no es nida &ara colmo- con los dispositivos de potencia- durante esa fase- el mosfet disipapotencia en si mismo y se calienta "a duración de esta fase depende del tiempo 5ue tarda en car* garse el capacitor Si hacemos pocas conmutaciones por arco de tiempo (horas- minutos o segun*dos)- el tiempo de transición respecto a los periodos 5ue el mosfet mantiene un estado de>nido(conducción o corte) es insigni>cante y por lo tanto no molesta

&or el contrario- cuando trabajamos con & M- es necesario generar numerosas conmutaciones por segundo y en este caso- el tiempo de carga y descarga del capacitor de gate se hace sentir $nestos casos la mejor solución es la de aumentar la velocidad de carga del capacitor para disminuir el tiempo de transición citado Con esto obtenemos 5ue el mosfet se caliente menos y el circuito

sea m's e>ciente

$l modo m's simple para aumentar la velocidad de carga consiste simplemente en bajar el valor de la resistencia de gate $n el caso de nuestros circuitos con transistor de adaptación- cuando es*te conduce- la resistencia es bastante baja y el capacitor del gate se descarga veloDmente &or elcontrario- cuando interrumpe la conducción el capacitor del gate se carga a través de la resisten*cia de polariDación y por este motivo es mejor 5ue sea de un valor bajo para no obstaculiDar lacarga

&or otro lado- cuando los transistores conducen- esta resistencia trabaja también como carga detransistor y si el valor es muy bajo- podría haber un consumo de corriente in#til y hasta riesgosopara la salud del transistor &or todo lo dicho- es necesario encontrar un compromiso en el valor de la resistencia de polariDación teniendo en cuenta la cantidad de conmutaciones 5ue el mosfet hace por segundo y la corriente m'xima 5ue pasa por los transistores cuando estos conducen

4tra solución posible consiste en usar dos transistores complementarios para controlar el gatedel mosfet (el segundo transistor reemplaDaría la resistencia de polariDación) pero el circuito secomplica bastante y se justi>ca con sistemas en los 5ue es importante la e>ciencia (por ejemplolos inverter)

&ara terminar- el fenómeno del capacitor de gate en los circuitos con mosfet podemos observarlotambién en las computadoras "os circuitos digitales modernos est'n basados en tecnología mos*fet Cuando pedimos a nuestra computadora de elaborar muchos datos (por ejemplo con los jue* gos ;3) aumenta la cantidad de conmutaciones digitales y por lo tanto la disipación de potenciaen ella misma

$spero 5ue la explicación sea clara+asta pronto


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abriel (inventable)

CA 1E53E3 C9=: # & =8%6O

Sola 'abriel, que buena explicacionNNN

En la universidad nos ensenan que teoricamente no circula corriente en el gate de los&1EL, estimo que porque desestiman el fenomeno de cargaWdescarga del capacitor in-

terno que explicas"+or lo tanto, cuando desarrolle este circuito teorico antes de encontrar este articulo, ja-mas pense en ponerle la resistencia en serie con el gate que mencionas de 7,AJ o similar"

Lengo una pregunta%

&i directamente no pongo esa resistencia, en teoria el capacitor del &1EL consumiriauna corriente muy altaP #a resistencia esta para esoP en la practica que pasa si no pongo laresistenciaP

'racias y saludos desde uruguayNNNtito

8 1E53E3 C9=6 # & 9A%


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C: 3X C9=6 # & 97%C8

Expectacular la paginaNNNNfelicitacionesNNN""everton con el lm


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para controlar el gate del &1EL, ya sea 4ste 0annel-/ o 0annel-+" omo ves en el tuto-rial de 'abriel, al conducir 4ste, lleva a 9) el gate del &1EL y este no conduce"

A ' &L C9=6 # & 99%97

Sola, si en el primer circuito con osfet canal /, lo sustituyo por un '5L de igual caracteristi-cas, funciona igualP Es correctoP

$n teoría si Gomas pero sinceramente nunca he tenido necesidad de trabajar con transistores bipo*lares de puerta aislada y no tengo experiencia

=: &E+L E 53E C9=6 # & =O%97

S # s queria saber si me pueden ayudar con esto %Estoy trabajando con un + que le inyectauna se@al de =Cv a 79J02 al gate del 318ltrar mejor la alimentación de la parte de potenciaagregando un >ltro con una inductancia y capacitores

gabriel

C= L;53E C9=6 # & 9C%C6

Sola, buenas noc0esNi duda es como controlar la corriente que le pones a la tira de leds, mi problema es que uso

un mosfet de compuerta no lógica y su corriente de saturacion es de 79 pero yo solamentenecesito de = , que podría 0acerP

CO L;53E C9=6 # & =A%=7

Sola, quisiera exponemos mi duda a ver si me pod4is ayudar"&oy profesor y estoy trabajando con un alumnos de =6 a@os introduci4ndolos a los micros y a la

T"( s 1"nz !ez

'u n&

Edu rd"

Luis


e 21 28/03/2016 19:56


19/21

electrónica" Lrabajamos con placas 2um bt-


20/21

C7 E/E3 C9=: # & 9


21/21

NO PROBLEML0is site uses cooJies to improve your experience" 3ead more"


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