Power MOSFET o Relay

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Quiero operar un ventilador automotriz de 12V con una señal de 3.3V uC. El ventilador centrífugo (de 37 años) dibuja 3.2A durante aproximadamente 100 ms al inicio y luego un constante de 1.2 A mientras funciona durante un máximo de 30 minutos. Originalmente, usé un relé automotriz Panasonic 12V, 25A (www.farnell.com/datasheets/1809465.pdf) y 2N2222 NPN BJT. También agregué una resistencia de 100Ω y una tapa de 100 nF a través de los contactos. El circuito funciona bien en el PCB que hice un prototipo.

Monté un segundo circuito y reemplacé el relé con un MOSFET de potencia de canal P de 27A (www.farnell.com/datasheets/1712479.pdf). Suponiendo que entiendo la hoja de datos correctamente, ya hay un diodo presente, por lo que el componente se eliminó al igual que el amortiguador RC. También puedo operar el ventilador ahora a varias velocidades usando PWM. Este circuito también funciona bien en la placa de pruebas.

Hay hilos similares, pero no he notado un consenso sobre si un MOSFET de potencia se considera un reemplazo adecuado para un relé. No necesito la opción PWM y no estoy seguro de si es incluso recomendable operar el ventilador en cualquier otra cosa que no sean sus parámetros diseñados. El MOSFET cuesta $ 1.50, pero el relevo solo cuesta $ 3.50, no una consideración para una sola vez. ¿Debo preferir un diseño sobre el otro? ¿Debo usar un FET en lugar del 2222 BJT si quiero usar PWM? ¿Es necesario el amortiguador RC para el relé? ¿Hay algo más que no haya considerado como calor excesivo cuando uso el MOSFET?

    
pregunta unix

2 respuestas

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Si tiene acceso al lado de tierra (más exactamente, negativo) de la carga, probablemente podría usar un FET de canal N más pequeño que el canal P que tiene debido a la forma en que funcionan los FET. Algo como esto:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

No olvides D1, independientemente de cómo lo controles. Limita el pico de voltaje cuando se apaga a una caída de diodo por encima del suministro al proporcionar un camino para que la corriente continúe fluyendo a través de la carga inductiva durante un (corto) tiempo.

Si debe controlar el lado positivo, entonces su circuito PFET se ve bien, excepto que su R18 es de 220 ohmios con 12 V cuando está encendido el motor, que llega a 0,65 vatios. Con ese valor, no iría a menos de 1 vatio, pero probablemente deberías buscar un valor más alto en su lugar.

    
respondido por el AaronD
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Las ventajas de un relé son el aislamiento eléctrico entre la bobina y los contactos (importante si desea separar el circuito de control de la fuente de alimentación del motor), la inmunidad a la descarga estática y la capacidad de soportar sobrecargas cortas sin daño inmediato. Las desventajas incluyen una vida útil limitada, sensibilidad a la vibración y confiabilidad (los contactos a veces pueden ensuciarse y no cerrarse correctamente, o adherirse y no abrirse). Y, por supuesto, no puede aplicar PWM con una frecuencia razonable.

Un amortiguador en los contactos del relé suprime el arco cuando se abren. Se requiere al conmutar una carga inductiva. Sin un amortiguador, los contactos se picarán excesivamente e incluso podrían permanecer juntos. También suprime la interferencia de rf, pero no elimina completamente el pico de back-emf.

Un FET debería durar casi por siempre, siempre y cuando no esté sobrecargado o expuesto a picos de alto voltaje. El diodo del cuerpo del FET no suprimirá los picos de la parte trasera de la emf porque son negativos y van abajo a tierra (por lo que el diodo no conducirá). Para eliminar estos picos necesitas un diodo a través de los cables del motor.

Ya que su motor está conectado a tierra y no se puede acceder a su cable negativo, debe cablear el diodo desde el drenaje del FET a tierra. Si desea aplicar PWM, debe utilizar un tipo Schottky para una alta velocidad y eficiencia de conmutación.

El FET que ha elegido tiene una resistencia lo suficientemente baja como para que no se caliente mucho en el consumo de corriente continuo esperado (70m & ohm; * 1.2A 2 = 100mW) y no debería necesitar un disipador de calor.

    
respondido por el Bruce Abbott

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