MOSFET calentado con tira LED

Estoy tratando de alternar la alimentación en una tira de LED de 24 V usando un MOSFET IRFZ44N . Puedo alimentar la tira de LED y variar la corriente usando diferentes ciclos de trabajo de PWM, pero el MOSFET se calienta mucho, especialmente cuando las luces están "atenuadas", es decir 0 < duty-cycle < 100. Sin duty-cycle = 0embargo, no hay problemas de calefacción.

La tira de LED consume bastante energía, 24 W/m, y estoy utilizando 4 m, así que pensé que una fuente de alimentación de 4 A sería suficiente. La idea es alternar el voltaje, ~10 V, en la compuerta MOSFET T3 regulando la corriente en la base de T1 y T2 . Para mi ayuda es una Raspberry Pi 4B, usando 3.3V GPIO, la entrada de 12V es 1A

circuito

No soy un EE y me disculpo si hay algo que no está claro sobre el esquema anterior, me complacerá explicarlo.

Encontré una publicación similar aquí en SE, que me hizo sospechar de la frecuencia PWM y el voltaje de entrada T3: probé muchas frecuencias PWM diferentes, de 1 Hz a 10 KHz, y también medí el voltaje en la puerta T3, que según mi multi -meter es de alrededor de 12v, 10V+ debería ser suficiente por lo que entiendo. No entendí bien los puntos que hicieron sobre la capacitancia, pero traté de reducir la resistencia en R4, lo que parece retrasar el problema de calentamiento, pero no solucionarlo.

Respuestas (1)

El MOSFET actúa como un seguidor de fuente y, por lo tanto, el voltaje que desarrolla en la fuente es algo menor que el voltaje aplicado en la puerta. Entonces, si el colector T2 puede producir (digamos) 12 voltios, entonces la puerta de T3 recibe 12 voltios y la fuente de T3 será un voltio más bajo a 10 u 11 voltios (tal vez incluso más bajo con algunos FET).

Esto significa que la disipación de energía en el MOSFET es bastante alta porque está cayendo de 24 voltios a alrededor de 10 voltios a quizás alrededor de medio amperio. La corriente es una estimación basada en la corriente que toman los LED con 10 voltios aplicados. Si fluyen 0,5 amperios, la disipación de potencia del MOSFET es de alrededor de 14 voltios x 0,5 amperios = 7 vatios.

Solución: mueva los LED al drenaje y conecte la fuente a tierra y ahora activará completamente el FET y obtendrá 24 voltios a través de los LED.

Gracias por la rápida respuesta Andy. Mover el LED hizo que el MOSFET disipara menos calor, pero después de un tiempo todavía se calienta mucho, en minutos en lugar de segundos, aunque no como antes. ¿Podría darme algunos consejos sobre cómo depurar más los problemas de calefacción? estoy un poco sin ideas
@ohmybuddha, ¿qué corriente fluye a través del MOSFET desde el drenaje hasta la carga? ¿A qué frecuencia PWM estás operando? ¿Se calienta con un brillo bajo o parece ser proporcional al brillo del LED? ¿Por qué está utilizando un TIP2955 para conducir la puerta MOSFET? ¿Es el esquema en su pregunta precisamente lo que está usando?
De acuerdo con mi MM, la corriente a través de la carga es 4A y desde el drenaje a tierra es 1.8A y 0A entre fuente y tierra. Parece que se calienta igual con ciclos de trabajo/brillo más bajos, aunque no a 0. Tenía el TIP2955 por ahí, nunca lo pensé dos veces. El esquema es como el anterior, excepto que el LED se mueve entre +24 y el MOSFET.
Esos números no tienen sentido. Si fluyen 4 amperios a través de la carga (la corriente pasa, el voltaje cruza) y la carga está en serie con el drenaje, entonces también habrá 4 amperios fluyendo hacia el drenaje. ¿De hecho, está midiendo conectando su medidor a través de la carga y, por lo tanto, cortando la carga y causando que fluya una corriente excesiva hacia el transistor? Tal vez necesite verificar cómo usar el medidor al medir amperios. Debe haber alguna información en línea para ayudarle.
Mis disculpas Andy, lo tenía todo al revés. Seguí tu consejo y aprendí a usar el MM correctamente. Aparentemente, había muy poca corriente a través del LED, resulta que usar una placa de prueba fue una mala elección, apenas podía conducir lo suficiente. Cables nuevos y algo de soldadura, problema solucionado, no más calentamiento MOSFET. Muchas lecciones aprendidas. ¡Gracias de nuevo!
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