Mosfet, controlador por tensión? mentira!

[ruben90]

eh estado trabajando con los mosfet, pero me doy cuenta que al querer controlar una carga mediante PWM, necesito una gran cantidad de corriente para cargar la capacitancia de compuerta y así evitar que se caliente el mosfet, esta corriente oscila entre los 200 a 300 mA, entonces no es controlado por tensión totalmente...

La única ventaja que le veo comparándolo con los BJT como interruptores es que a los mosfet no les afecta mucho la temperatura, pero solo eso... ...

 

[juanma2468]

mmmmm creo que no es asi. Para saber lo que esta pasando, y poder ayudarte tendrias que postear el circuito que estas usando.

 

[pandacba]

En todo circuito no hay tensión si no hay corriente, aún los tubos de vacío que trabajan con tensión necesitan corriente.
BJT no puedes inyectar corriente en la base sin tensión y de echo si no superas los 0.7V el transistor ni se mosqueara, pero que entonces es mentira???? para nada una cosa no indica ausencia de la otra y en eso estas confundio y bastante.
Postea el esquema de lo que estas haciendo, recuerda que debes "apagar" el mosfet poniendo el gate efectivamete a masa, no alcanza con cortar la tensión en el gate,
Sube tus esquemas y veamos que es lo que has echo

 

[Daniel Meza]

eh estado trabajando con los mosfet, pero me doy cuenta que al querer controlar una carga mediante PWM, necesito una gran cantidad de corriente para cargar la capacitancia de compuerta y así evitar que se caliente el mosfet, esta corriente oscila entre los 200 a 300 mA, entonces no es controlado por tensión totalmente...

La única ventaja que le veo comparándolo con los BJT como interruptores es que a los mosfet no les afecta mucho la temperatura, pero solo eso... ...

Eso se dice porque, en aplicaciones lineales, la compuerta del MOSFET en esencia un circuito abierto para la corriente. Otro argumento es que en sí el MOSFET NO necesita del flujo de corriente para activarse, ese consumo que mencionas es debido a la capacitancia parásita inherente presente entre la compuerta y drenaje, fuente.

Salu2

 

[eL1ct]

Ciertamente no se que pedazo MOSFET estas conmutando o a que frecuencia, y con que circuito, ni como estas midiendo estas corrientes.

Pero, resulta evidente que algo de potencia se consume en el control del MOSFET, y esto se puede y se suele calcular:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00799b.pdf

De todos modos, ya que lo dices, has probado a hacer lo mismo con un BJT?
Por algo estan obsoletos para potencia, y se han sustituido por los IGBTs que se controlan "igual" que los MOSFET pero tienen las ventajas que representan los BJT en conduccion.

Ademas de una alta impedancia de entrada, otra de las mayores ventajas de los MOSFET es que al ser un tipo de transistor unipolar, conmutan muy rapido! Esto tambien significa que, no tiene umbral de tension para la conduccion y la corriente puede circular en ambos sentidos.

Respecto a lo que dices de la temperatura, al ser un transistor unipolar el coeficiente de temperatura es positivo en algunas zonas, no en todas... segun entiendo, en la ohmica es positiva.

 

[Nuyel]

Por algo existen los Gate Driver, los MOSFET de alto poder no se pueden controlar con la señal directa de un MCU, la capacitancia parasita puede requerir de cientos de mA o incluso Amperios completos para poder vaciarse y cargarse en el tiempo necesario. Sí se controlan por voltaje, pero vencer ese capacitor con la velocidad necesaria para que conmute demanda pulsos de corriente que pueden ser muy extremos.

Los MOSFET son controlados por voltaje pero el consumo en corriente del gate se mide en régimen continuo (corriente de fuga), la corriente en conmutación es un gasto que hay que hacer por la capacitancia parasita, por eso es que consumen más conforme aumente la frecuencia de conmutación.

 

[fdesergio]

Igual, aca sigue faltando el esquema, no se sabe que esta haciendo, si lo esta haciendo bien o mal, en fin solo son especulaciones, chaooooooooooo

 

[ruben90]

aquí el diagrama:

 

[Scooter]

20kHz son bastantes, probablemente a 1kHz funcione bastante mejor.

 

[Fogonazo]

Ver el archivo adjunto 132431
​

R2 se debe conectar a 12V para que Q1 se sature correctamente

 

[ruben90]

Estimado Fogonazo, los transistores que utilizo tienen un VEBO = 5V, pienso que si conecto R2 a 12V podría arruinar el transistor, o me equivoco?

Scooter la frecuencia es de 10 kHz, y el máximo que soportan los transistores BJT es de 20 kHz, por lo que eh leído.

Regresando al tema, aun así, los mosfet de potencia necesitan una buena cantidad de corriente en el gate para cargar las capacidades parasitas, los IGBT igual tienen sus pros y contras, pero eso es otro tema...

 

[fdesergio]

Que transistores usas?? ademas tenes una señal con un periodo de 150uSeg, 1/150uSeg= 6Khz no es10Khz, coloca los valores de las resistencias, un esquema asi sin valores no sirve de mucho, ademas me parece muy exagerado para manejar solo un mosfet, revisa estos driver que funcionan muy bien, chaooo

 

[Daniel Meza]

Estimado Fogonazo, los transistores que utilizo tienen un VEBO = 5V, pienso que si conecto R2 a 12V podría arruinar el transistor, o me equivoco?

Adelantándome en este punto, eso se refiere al voltaje que soporta la juntara BE del transistor pero polarizada en sentido inverso, es decir E (+) y B (-).

En tu aplicación no habrá problema alguno en seguir la recomendación de Fogonazo

 

[shevchenko]

Es un Mosfet Driver del tipo totem pole, solo que como la señal es muy baja se agrego Q3... que podria ser mejor un Darlington en su lugar o al menos un transistor con buena ganancia...
Si lo conectas a 12v, vas a tener que aumentar el valor de R2 nada mas...
Si bien Q2 apaga el mosfet, en la practica agregaría la resistencia pull-down o de apagado (Puerta a gnd) y su respectivo zener... y si es necesario un diodo para proteger D-S del mosfet

Podes usar otro tipo de arreglo "Sziklai"

que también tiene sus ventajas.... a la puerta del mosfet en la practica si hay que patearla, y no solo alto, sino con fuerza!
Si estas usando un Arduino y usas una resistencia de 1k como r1, mas aun necesitas algún arreglo Distinto para mejorar el disparo del mosfet!
Lo que dices al fin y al cabo es verdad, supuesta mente no se necesita nada mas que voltaje en la puerta pero esto según wikipedia jejeje

Saludos!

 

[ruben90]

Daniel Meza no sabia eso, siempre eh respetado ese limite, probare.
fdesergio en Multisim las señales pulsantes se escriben así: Ancho de Pulso = 50 us, Periodo = 100 us. Por eso el 50 usec 100 usec.

shevchenko Q3 es un control para Q1 y Q2, cuando no se excita la base de Q3 el transistor Q2 no conduce pero el transistor Q1 si, así que la corriente carga la capacitancia del MOSFET, y cuando Q3 se excita, Q1 no conduce y la capacitancia se descarga por Q2. El diodo D1 se coloca por precaución.

El circuito que posteas no me da mucha confianza, ya que cuando se excitan al mismo tiempo las bases del transistor NPN y PNP estos conducen al mismo tiempo, y puede que la capacitancia del mosfet no se cargue y descargue bien, haciendo que se caliente más de lo debido, corrígeme si me equivoco.

Pienso que colocando un inversor a una de las bases se corregiría ese problema.

Pero aun así, se necesita una buena cantidad de corriente, como por ejemplo el MOSFET IRFZ44N tiene una capacitancia de compuerta de 1900 pF, y más o menos se necesita una corriente de 400 mA para que no haiga perdidas por conmutación...

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Fogonazo y Daniel Meza, ustedes tienen toda la razón, confundí VCE con VBE, me equivoque, R2 si va a 12V.

 

[Scooter]

Mira las características del fet, si necesita 12V en la puerta y le pones 5V no saturará correctamente. (Edito, ya veo que lo has cambiado)
Respecto a la frecuencia, cuanto más alta sea más se notará el efecto de la capacitancia. Si consigues que el circuito pwm funcione bien a 2kHz, mejor que a tres.
¿Que tal iría la puerta del transistor conectada a la salida de un inversor o una puerta CMOS? Se supone que ya lleva una salida "totem-pole"







Off-topic:

HE , del verbo haber, ejemplo: "He comido mucho hoy"

EH, exclamación, ejemplo: "Eh! Tu ven a pagarme lo que me debes"

 

[eL1ct]

shevchenko Q3 es un control para Q1 y Q2, cuando no se excita la base de Q3 el transistor Q2 no conduce pero el transistor Q1 si, así que la corriente carga la capacitancia del MOSFET, y cuando Q3 se excita, Q1 no conduce y la capacitancia se descarga por Q2. El diodo D1 se coloca por precaución.

El circuito que posteas no me da mucha confianza, ya que cuando se excitan al mismo tiempo las bases del transistor NPN y PNP estos conducen al mismo tiempo, y puede que la capacitancia del mosfet no se cargue y descargue bien, haciendo que se caliente más de lo debido, corrígeme si me equivoco.

De echo veo mas posivilidades de que transitoriamente Q1 yQ2 conduzcan a la vez en tu circuito que en el resto que han posteado, en cambio, en un "push pull" como los que han posteado practicamente no hay posibilidad de que los dos transitores conduzcan a la vez. Y menos si las dos bases estan interconectadas y ambas comparten una resistencia de base.

Fijate lo que me ha dado a mi en simulacion: (y esto sin MOSFET)


En cambio en este los picos de corriente transitorios son menores (probablemente esto se deva a la recombinacion de cargas?):


Yo te recomiendo que eches un vistazo a este PDF donde habla "un poco" de Drivers para MOSFET:
http://www.radio-sensors.se/download/gate-driver2.pdf

O si no quieres complicarte siempre puedes comprar un driver comercial como este:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/20001420F.pdf
Que por cierto, puede dar 9A de pico para MOSFET bien potentes, y conmutarlos muy rapido...


Por cierto, los MOSFET pueden conmutar mucho mas rapido, la frecuencia no es el problema, lo es mas el embarrado, o el layout... y por supuesto el driver, pero incluso en alta potencia se les puede hacer trabajar a mas frequencia que 10Khz...

 

[Daniel Lopes]

!!!!!Hola a todos , como ya mucho observado y desafortunadamente aun en los dias de hoy lo funcionamento de los transistores MosFet NO son dominados (bien conocidos) por la gran maioria de los tecnicos en electronica !!!!! .
La junción Gate y Sourse electricamene si conporta exactamente como un capacitor , no circula curriente quando es aplicada una tensión puramente DC , pero en lo premero instante en que esa tensión es aplicada hay una curriente de carga dese "capacitor" , quando aplicamos una tensión "quadrada" (niveles altos y bajos") , hay dos circulaciones de curriente , a la de carga y descarga dese "capacitor".
Lo canal Dreno y Sourse tiene una resistencia dependente directamente de la tensión VGS (tensión entre Gate y Sourse) donde quanto mas alta la tensión de VGS menor es la resistencia entre Dreno y Sourse hasta la resistencia de saturación (RDS On) que !!!! genralmente es de pocos milihomios !!!!.
!Fuerte abrazoz y saludos cordeales desde Brasil !
Att.
Daniel Lopes.

 

[ruben90]

Hola, regresando a este tema, me surge otra duda.
Checando la hoja de datos del mosfet IRFZ44N, me di cuenta que los parámetros tr, td(on), tf, etc. están enfocados para una frecuencia de 1MHz, siendo el ton = 80ns (tiempo de encendido).
Como yo voy a utilizar una frecuencia menor (1kHz), entonces esos parámetros cambian, o me equivoco?

Pensé que el ton a 1kHz podria calcularlo por la formula:

       0.2
ton = ---- 
        f

digo, un valor aproximado. Entonces la corriente IG, sería de unos cuantos miliamperios (mA).

 

[seaarg]

Mi aporte sera solamente una observacion:

La realidad es que el mosfet puede funcionar con una corriente muy minima en gate sin "ningun problema", mientras tenga la tension necesaria.

Ejemplo: Podes aplicarle 12 V a 1 mA que, eventualmente, va a estar en "saturacion". Solamente que va a tardar mucho en terminar de cargar gate y salir de la zona lineal, calentandose.

Al hacer PWM, el encendido / apagado es rapido, por lo que la carga / descarga de ese capacitor tiene que ser mucho mas rapida que el PWM para estar el minimo tiempo posible en condiciones de no conduccion plena.

Que trabajan por tension y no por corriente, es un hecho. Que lo quieras hacer andar bien y frio, es otro cantar.

He dicho