Veo que algunas personas utilizan PWM para controlar la puerta de MOSFET. ¿Qué sucede en el MOSFET cuando usas PWM en la puerta? Si uso Arduino para PWM la puerta del MOSFET, ¿controlará el voltaje entre el drenaje y la fuente o solo se encenderá / apagará muy rápido?
Si selecciona el MOSFET del canal N correcto para la carga y tiene la carga en el drenaje hasta V + y la fuente conectada a 0 V, la aplicación de entradas PWM a la compuerta (con respecto a la fuente) hará que el FET efectivamente Actuar más o menos como un interruptor de apertura y cierre. Esta es una aproximación pero para frecuencias de conmutación bajas no es mala.
Nunca es tan limpio como un interruptor, por supuesto, pero se puede aproximar razonablemente a uno. Cuando el "contacto" se cierra, tiene una "resistencia de encendido" que puede ser tan baja como 1 mili-ohm en algunos FET. Cuando se abra el "contacto" habrá un poco de corriente de fuga, pero probablemente no mucho más que 10uA.
Cuando cambia, no lo hace instantáneamente y aquí es donde puede haber una cantidad significativa de pérdida de energía. El "contacto", durante unos pocos microsegundos o en algunos casos unas pocas decenas de nano-segundos, cambia gradualmente de alta impedancia a baja impedancia. Las capacidades parásitas empeoran esto en general y es necesario "conducir" la compuerta para lograr una eficiencia decente.
La proporción de la marca de espacio con la que maneja la compuerta multiplicada por el voltaje de alimentación (V +) aproximadamente le indica el voltaje promedio aplicado a la carga. Por lo tanto, si su suministro es de 12 V y maneja 40:60, entonces el voltaje promedio en la carga será de aproximadamente 7,2 V, es decir, el FET en "encendido" durante el 60% del tiempo.
La puerta de un MOSFET es básicamente una carga capacitiva. La corriente de drenaje del FET se controla mediante la tensión gate a bulk . Para los FET discretos, bulk a menudo está conectado al terminal de origen internamente.
Esto significa que el problema de conducir una compuerta FET se puede modelar como cargar un capacitor. Para que pueda archivar los dos casos descritos en su pregunta.
Si la salida PWM puede conducir corrientes grandes, la compuerta FET se puede cargar rápidamente y activará o desactivará la corriente de drenaje con una pendiente alta. Esto se usa, por ejemplo, en las fuentes de alimentación de modo conmutado.
Si la salida PWM solo puede conducir corrientes bajas, la capacidad de la compuerta junto con la resistencia de línea formarán un filtro de paso bajo. Puede aumentar este efecto junto con una resistencia de salida PWM a compuerta, para implementar una forma muy barata de convertidor digital a analógico. El ciclo de trabajo del PWM controla el voltaje promedio de la puerta. Para este modo, debe tener en cuenta que hay un voltaje de puerta mínimo (voltaje de umbral) para archivar un efecto en el drenaje.
Controlar el voltaje entre el drenaje y la fuente (\ $ V_ {DS} \ $) y encender / apagar es lo mismo .
Cuando \ $ V_ {DS} \ $ está en su mínimo:
Cuando \ $ V_ {DS} \ $ está en su máximo:
En la mayoría de las aplicaciones PWM, es conveniente tener activado o desactivado el MOSFET, pero no algo intermedio. Esto se debe a que la potencia es el producto del voltaje y la corriente:
$$ P = VI $$
Cuando el MOSFET está encendido o apagado, hay alta corriente o alto voltaje, pero no ambos. Por lo tanto, la potencia en el MOSFET es baja, no se calienta y se desperdicia menos energía. Cuando el MOSFET está entre los estados, hay un voltaje de corriente y significativo, por lo que la potencia en el MOSFET es alta, se calienta y se desperdicia la energía de la batería.
La velocidad de conmutación está limitada por la capacidad del controlador de la compuerta para hundir o generar corriente para cargar o descargar la capacitancia de la compuerta. Por supuesto, hay algunas aplicaciones en las que se desea un voltaje constante entre el mínimo y el máximo (por ejemplo, amplificadores lineales), pero estos deben estar preparados para lidiar con la carga de energía y el calor resultante.