¿Elegir el MOSFET correcto para el control PWM del solenoide?

Primero descartemos las pérdidas estáticas como la causa de sus problemas: sus MOSFET tienen una resistencia de activación de aprox. 100 m \ $ \ Omega \ $ (o algo mucho más bajo). Con una corriente de carga de no más de 4 A, la disipación de potencia para un ciclo de trabajo completo (100%) no debe ser mayor que

P _{V, max} = R _{DS, en} \ $ \ cdot \ $ I ²

P _{V, max} = 100 m \ $ \ Omega \ $ \ $ \ cdot \ $ (4 A) ²

P _{V, max} = 1.6 W

Para dirigir su pregunta # 1: No intente utilizar un MOSFET con un R _{DS súper bajo cuando esté encendido} cuando no tenga que hacerlo. La baja resistencia de encendido viene con el precio de una carga de compuerta más grande, lo que dificulta que su controlador MOSFET lo cambie rápido. Además, un DPAK debería poder manejar las pérdidas estáticas con un PCB como el suyo (su pregunta # 2).

Habiendo comprobado esto, y leyendo su nota sobre no poder usar más de 40 Hz como una frecuencia PWM, sospecho que algo está mal al obtener una señal limpia de su placa µC a la PCB de alimentación (pregunta # 3). Puede suceder que cada vez que encienda el MOSFET, los voltajes a tierra de su circuito de alimentación y su pequeño circuito de señal reboten entre sí, lo que provocará que su MOSFET cambie varias veces cada vez que solo debe cambiar una vez. ¿Cuánto dura la conexión entre el microcontrolador y la entrada del controlador MOSFET? ¿Cómo se ve el cableado general de suministro?

Editar: Ahora que las cosas son un poco más claras después de haber agregado su esquema, siento que su lado de entrada (IC del controlador y puerta MOSFET) está en peligro. La energía de retorno liberada por el solenoide después de apagarse necesita un lugar para ir. Es posible que sus capacitores paralelos de 1 µF y 100 nF no sean suficientes y que la tensión aumente más allá del máximo. voltaje permitido como VDD para el IC o como V _GS para el MOSFET. No está claro cuánto dura el cable de la siguiente fuente rígida (léase: buen condensador) a la entrada de su placa, y recomiendo encarecidamente un condensador electrolítico local grande (1000 µF, 35 V).

Espera ... ¿qué?

Pienso en los solenoides como dispositivos de encendido / apagado que funcionan de manera relativamente lenta: 40Hz ya es rápido para un solenoide y, en realidad, el funcionamiento a 1250Hz está bien dentro del territorio del actuador de bobina de voz.

¿Y ya que normalmente están encendidos / apagados, PWM parecería innecesario a menos que lo controles proporcionalmente?

¿Realmente estás moviendo un solenoide a 40 / 1250Hz, o moviéndolo mucho más lentamente con una frecuencia PWM de 1250Hz? Sospecho que la respuesta se aclarará una vez que el problema sea más claro. Por ejemplo, para el control proporcional es probable que necesite un filtro de paso bajo entre PWM y solenoide, para evitar que el MOSFET dirija la inductancia directamente.

Quizás un enlace al dispositivo sería útil. (Perdón por publicar esto como una respuesta, pero es un poco grande para un comentario)

Su MOSFET puede estar oscilando en las transiciones de conmutación. A menudo se recomienda colocar un resistor de valor pequeño (por ejemplo, 100Ω) o un cordón de ferrita en serie con la compuerta MOSFET, colocada lo más cerca posible físicamente del terminal de la compuerta, para suprimir tales oscilaciones.

Si parece que tu problema principal se está quedando sin corriente, puedes poner varios MOSFET en paralelo.

Dado que un MOSFET generalmente tiene un coeficiente de temperatura positivo, si uno de ellos tiene una resistencia ON más pequeña que el resto, más corriente pasará a través de él. Debido a la corriente más grande, se calentará, lo que aumentará su resistencia. Y así, tus MOSFETS paralelos estarán intrínsecamente equilibrados.