Esto no funciona como un interruptor. En su lugar, forma una fuente de corriente o un regulador de voltaje lineal (Puede explicar cómo hacerlo usted mismo, pero la explicación detallada se encuentra a continuación) . De acuerdo con las notas en el esquema, la tensión en D y S de Q2 será de 12-3.0 = 9V en el peor de los casos. Si multiplica esto con la carga (ventilador) actual, encontrará el poder disipado (\ $ P_D \ $) por Q2. Multiplica \ $ P_D \ $ con \ $ R_ {th j-a} \ $ de AO3401 que se da como mínimo. 100 en la ficha técnica y encontrarás aumento de temperatura. Esto puede explicar el calor excesivo. Puede verificar esto aplicando el voltaje de entrada de control máximo (1.2 V) y observando que Q2 no se calienta.
Ahora permítame explicarle cómo funciona esto como un regulador lineal (de acuerdo con el esquema de su pregunta):
1) En el momento de energizar el circuito, (suponiendo que la entrada de control es 0) , la salida del comparador será 0 debido a la resistencia desplegable (R2) . Por lo tanto, la salida del comparador es baja - > Q1 está desactivado - > Q2 está desactivado - > Sin carga corriente / voltaje - > El voltaje a través de R2 es cero - > La salida sigue siendo baja.
2) Cuando se aplica el voltaje de control, el comparador intentará aumentar su salida a 12V. Cuando esta tensión de salida se aproxima / alcanza el umbral Vbe de Q1 (descuidando 100R atado al emisor) , la resistencia CE de Q1 comienza a disminuir. Por lo tanto, el voltaje G-S (por lo tanto, la resistencia DS) de Q2 comienza a disminuir, lo que hace que la corriente de carga (por lo tanto, el voltaje de carga) aumente.
3) Esta tensión de carga se divide por 1+ (R8 + R3) / R2 = 1 + 90k / 10k = 10 y se devuelve a la entrada negativa del comparador (\ $ V_ {in- } = V_L / 10 \ $). Cuando esta tensión FB (es decir, tensión a través de R2) alcanza y supera la tensión en el terminal de entrada positiva (es decir, la tensión de control), el comparador intenta disminuir su salida a 0.
4) La salida del comparador comienza a disminuir, por lo que Vbe de Q1 comienza a disminuir, lo que hace que la resistencia de CE aumente y obligue a Q2 a aumentar su resistencia de DS. Esto resulta en una disminución de la corriente de carga (y por lo tanto, voltaje de carga). Este voltaje se divide por 10 y se retroalimenta a la entrada negativa del comparador (\ $ V_ {in-} = V_L / 10 \ $).
5) Ahora el voltaje en la entrada negativa es más bajo que la entrada positiva, por lo que el comparador intentará aumentar su salida a 12V. La salida comienza a aumentar y el ciclo comienza de nuevo desde (2).
En consecuencia, la tensión en la carga será 10 veces la tensión de control: \ $ V_L = V_ {ctrl} \ cdot 10 \ $ y la tensión en el MOSFET es \ $ V_ {DS} = 12V - V_L \ $. No tenemos ninguna información sobre su carga, por lo que es bastante difícil adivinar cuánta es la carga actual. De todos modos, la potencia disipada por MOSFET será \ $ P_D = V_ {DS} \ cdot I_L \ $.
Hice una simulación en Proteus 7. Puede descargar desde aquí y aquí hay una captura de pantalla:
(Utilicé LMV393 porque LM393 no está definido en Proteus, pero LMV393 es la versión de bajo voltaje de LM393).
Supongamos que su ventilador actual \ $ I_L = 50mA \ $ @ \ $ V_L = 5V \ $. Por lo tanto, la disipación de potencia del MOSFET será \ $ P_D = 7V \ cdot 0.05 = 0.35W \ $. Multiplicando esto con \ $ R_ {th (j-a)} = 100 \ $ dará un aumento de temperatura de \ $ \ Delta T = 100 ° C / W \ cdot 0.35W = 35 ° C \ $. Suponiendo que la temperatura ambiente sea de 24 ° C, la temperatura final del MOSFET será de 24 + 35 = 59 ° C.
Espero que esta explicación sea suficiente y útil para ti.
