- apenas puedo controlar la velocidad del motor, una vez que pasa el umbral en la olla, hay como un rango de 3% en
movimiento a donde va, no hay poder para poder completo.
Esto es lo que sucede cuando intentas controlar la velocidad del motor con un MOSFET en modo lineal. Para entender por qué, mire las características de salida del FET: -
Cuandoestácompletamenteencendidoybajaelvoltaje,actúacomounaresistencia,peroconpococontrolsobrelaresistencia(líneainclinadaascendenteempinadaalaizquierdadelgráfico).Conunvoltajedefuentededrenajemásalto,yconelvoltajedelacompuertaajustadoparaoperarenmodolineal,haceunbuentrabajoderegularlacorrientedibujadaporlacarga.Porejemplo,con5Venlacompuerta,mantienelacorrientecercanaa10Adesde2Va60V.
PerolavelocidaddeunmotordeCCestádeterminadaprincipalmenteporelvoltajequerecibe.Elmotorconsumirátantacorrientecomoserequieraparaproducirsuficientesrpmparagenerarunback-emfquecancelaelvoltajeaplicado(menoslacaídadevoltajeatravésdesuresistenciadearmadura,quegeneralmenteesmuybaja).Sisealimentaconunacorrienteconstante,comenzaráconunacaídadevoltajemuybaja,luego,amedidaqueaumentalavelocidad,elvoltajeaumentaráyseaceleraráaúnmás.Elresultadoesuncontroldevelocidadextremadamentepobre.
Paraobtenerunabuenaregulacióndelavelocidaddelmotor,debevariarelvoltajequeseleaplica,independientementedelacorrientequeextraiga.UnMOSFETnopuedehacerestoporsísoloamenosqueconecteelmotordelaFuenteatierra,perocomoelvoltajePuerta-Fuenteestáporencimadelvoltajedelmotor,debeaplicarunvoltajemásaltoalaPuerta(locualesuninconveniente).porquenecesitaotrabateríaounamplificadordevoltajeparaproducirelvoltajedecompuertaadicionalrequerido).Estoseregulabienporquesielvoltajedelmotorcae,lacompuertarecibemásvoltaje,porloqueelFETseenciendemásfuerteyviceversa.Aquíestáelcircuito:-
simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab
- cuando su potencia es baja, el mosfet se calienta muy rápidamente
Este es el otro problema con el uso del modo lineal. El MOSFET controla la tensión del motor restándola de la tensión de alimentación. Dado que la corriente del motor fluye a través del MOSFET al mismo tiempo, hay una pérdida de potencia. Vatios = voltios x amperios. Si la fuente de alimentación es de 6 V y el MOSFET está suministrando, por ejemplo. 2 V al motor, entonces debe dejar caer los otros 4 V, y si el motor está extrayendo 2A, el MOSFET debe disipar 4 V x 2 A = 8 vatios de potencia.
Pero si la única forma de controlar la velocidad del motor es variando el voltaje, ¿cómo podemos hacerlo sin desperdiciar energía? La respuesta es pulsar a plena potencia en el motor, con un ciclo de trabajo variable. Dado que el motor tiene inercia y toma tiempo para acelerar y disminuir la velocidad, si pulsamos la alimentación rápidamente, solo responderá al voltaje promedio . Los bobinados del motor también tienen inductancia , que se opone al cambio de corriente y, por lo tanto, suaviza los pulsos de corriente, reduciendo los picos de corriente más cerca del promedio. Corriente a medida que aumenta la frecuencia del pulso.
Este tipo de control de motor se llama PWM (Modulación de ancho de pulso). Reduce en gran medida la pérdida de potencia en el MOSFET porque el FET casi siempre está completamente encendido (pasando la corriente pero casi sin voltaje) o completamente apagado (bajando el voltaje pero sin pasar casi ninguna corriente). Cuando el FET se enciende y apaga, habrá una pérdida de potencia a medida que pase por la región lineal, pero si la transición es muy rápida (puerta accionada con onda cuadrada de bordes afilados), la pérdida promedio será baja.
Usando PWM, el motor se puede conectar al drenaje y la fuente a tierra, por lo que no es necesario aumentar la tensión del variador de la puerta (siempre que el FET se pueda desviar completamente de la tensión de alimentación principal). Aquí hay un circuito de ejemplo que utiliza un 555 temporizador IC para generar la unidad de puerta PWM: -
Observe el diodo D3, que recircula la corriente inductiva a través del motor cuando el FET está apagado, y C3, que suaviza las variaciones de voltaje de suministro causadas por el flujo de corriente pulsante. Estos componentes son esenciales para proporcionar una buena eficiencia y evitar que los picos de voltaje dañen el MOSFET y el 555.
