Problema con fuente PWM

[Hosarius]

Estoy diseñando una fuente muy básica basada en un mosfet IRF9540N (canal P) y un generador de señal PWM.
Mi problema es que quiero conmutar un voltaje de 38 volt (proveniente de un transformador rectificado) pero no logro hacer que el mosfet se apague. Adjunto un circuito básico de lo que pretendo hacer.

El problema es que al aplicar un voltaje positivo al gate debería "apagarse" el mosfet, dejando abierto el circuito, pero no es así, el mosfet sigue encendido, incluso si el voltaje del gate llega a los 20 volt. Según el datasheet del IRF9540N no se debe aplicar más de 20 volt al gate ya que destruiría el transistor.

Mi pregunta es: En estos casos en que el voltaje que se pretende conmutar es superior al que admite el gate, como se hace para encender y apagar el mosfet como si fuera un switch?
Segun el datasheet, el mosfet puede conmutar hasta 100 volt! Pero como se consigue esto si incluso llegando al límite del gate no se logra cambiar de estado?

PD: El mosfet que estoy utilizando no se encuentra defectuoso ni roto.
Gracias de antemano!

 

[chclau]

la tension importante no es la tension de gate sino la tension gate to source. Si tu señal pwm es de tipo TTL lo que podes hacer es intercalar un canal N de baja potencia que conmute el canal P. Si le pones 20V al gate, como el Source esta a 38V, vgs = -18V o sea que el Mosfet esta en conduccion

te diria que te bajes un simulador simple como el de linear technologies y experimentes con el para aprender el funcionamiento basico de un mosfet P y N.

 

[Hosarius]

Gracias por la respuesta.
De hecho uso el simulador Proteus y dentro de todo me llevo bastante bien y fué ahi que me percate del problema, luego lo confirmé cuando armé todo el en protoboard.
La tensión de la señal PWM la puedo ajustar sin problemas, lo que todavía no logro entender es como apagar el mosfet. No importa si voy desde -20 a +20 volt, el mosfet seguirá conduciendo. Incluso he verificado en la simulación el mismo problema. Aquí adjunto un gráfico para que se entienda mejor.

Se ve que la linea color verde es el voltaje del mosfet (esta constante conduciendo en todo momento), y la roja como varia la tensión en el gate, desde -20 a +20 y se observa que en ningun momento corta.

En el siguiente grafico hago crecer la tensión en el gate hasta +38 volt y efectivamente a los +33.5 el mosfet se apaga.


Pero repito, segun el datasheet no debería exceder los +20 volt en el gate.
Hay algo que no estoy entendiendo, ya que si aplico una tensión superior a +20 en el gate destruirá el transistor. Entonces, como hago que cambie de estado?

 

[chclau]

No es la tension de gate lo que interesa sino la diferencia de tension entre gate y source. Tu source esta a 38V, para apagar el mosfet con seguridad necesitas al menos 36V en el gate (ya que la tension de threshold minima es de -2V)

 

[Hosarius]

Gracias de nuevo! Acabo de probarlo en el protoboard y funcionó, tenía miedo de destruir el mosfet. Un saludo!

 

[chclau]

No hay por que.

Exitos!

 

[Nilfred]

El MOSFET está en HI-SIDE, necesitas un HI-SIDE MOSFET driver.
El problema de meterle 36 V al gate es cuando el Source esta a 0 V.
Necesitas "algo" que siga la tensión del source en todo momento. Hay un post mío de un driver Hi-side hecho con componentes discretos para un motor, pero hoy en día el driver se consigue y es barato.

 

[chclau]

El MOSFET está en HI-SIDE, necesitas un HI-SIDE MOSFET driver.
El problema de meterle 36 V al gate es cuando el Source esta a 0 V.
Necesitas "algo" que siga la tensión del source en todo momento. Hay un post mío de un driver Hi-side hecho con componentes discretos para un motor, pero hoy en día el driver se consigue y es barato.

me parece que no. Hi side driver en el que tenes que considerar que Vs se hace cero, y hacer seguimiento a la tension de source seria si fuera canal N, pero el utilizo un canal P. Y fijate que ya resolvio su problema.

 

[Hosarius]

Adjunto el esquema de como lo resolví, por si interesa:

​

El transistor BC338 es quien conmuta el gate del mosfet, proporcionando al mismo una tensión de 0 V para que se active y 38 V para que se apague.
Y a la base del transistor la excito con una tensión de 0 a 16 V proveniente de la señal PWM.
Probé el circuito con una carga y funciona bien, aunque no se si es la forma mas "elegante" de haberlo solucionado.

 

[Nilfred]

El Source lo tenes a +38 V, el Gate a +38 V, Vgs = 0 V, en conducción.
El Source lo tenes a +38 V, el Gate a 0 V, Vgs = -38 V, abierto. Mas de 20 V, va a durar muy poco.

 

[chclau]

conviene crear un divisor resistivo de manera que la tension en el gate sea no menos de 20v cuando el transistor conduce, limitando asi vgs a -18v

 

[Hosarius]

En eso mismo estaba pensando, podría añadir otra resistencia en serie a la de 10K de manera que cuando el transistor conduzca en el gate del mosfet haya al menos 20 V. Es decir un divisor de voltaje.

 

[vrainom]

Podrías ponerle un divisor resistivo pero entonces la transición del mosfet sería más lenta. No hay problema si tiene una carga ligera, pero si la carga es pesada o quieres una onda cuadrada bien definida lo ideal sería un driver o un circuito totem pole como este: