Mosfet provoca una caída de alto voltaje y se calienta

Estoy usando un mosfet STP16NF06L para impulsar una bomba (12V / 3A). El problema es que solo hay 5 V en la bomba (por lo que hay una caída de voltaje de 7 V en el mosfet), y debido a eso, el mosfet se calienta instantáneamente. Estoy conduciendo el mosfet con el raspberry pi a través de un optoacoplador .

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

He medido 5V entre la puerta mosfet y tierra, creo que debería estar completamente encendido.

Su fuente necesita sobre 4 V (peor de los casos) entre sí mismo y la puerta. Su bomba probablemente quiera 12 V . ¿Ha considerado la idea de colocar el IRF530 en el tramo (-) del circuito de su bomba?
Al MOSFET no le importa dónde está la puerta en relación con la tierra; solo sabe dónde está la puerta en relación con su fuente.

Respuestas (2)

Está tratando de usar un MOSFET de canal N para un interruptor de lado alto y no lo está encendiendo porque no está manejando la puerta correctamente.

Para que el MOSFET se encienda, la puerta debe tener un cierto voltaje (VGS ) sobre la fuente del MOSFET. Si la fuente en sí tiene un voltaje positivo, entonces el V GS debe estar por encima de ese voltaje. Imagine que desea tener +12 V en el terminal positivo de la bomba y desea accionar la compuerta con V GS = 5 V. Entonces el voltaje de la puerta con respecto a tierra tendría que ser +17V. No tiene un riel de suministro lo suficientemente alto en su circuito para eso.

¿Cómo explicar la disipación de potencia que se observó? Cuando intenta encender el MOSFET, el voltaje en el terminal positivo de la bomba estaba entre 0V y +5V. Todavía hay suficiente voltaje para encender el MOSFET parcialmente. Como resultado, todavía hay algo de corriente que fluye a través de él y hay una caída de voltaje a través de él. No se puede encender completamente, y no se puede apagar completamente.

Opciones para arreglar esto:

  • Use el mismo MOSFET de canal N como interruptor de lado bajo.
  • Use un MOSFET de canal P, si necesita un interruptor de lado alto por algún motivo.
¿Es lo mismo con el transistor bipolar npn?
@JamesMagnus: Sí. NPN y PNP son duales entre sí de la misma manera que NMOS y PMOS son duales entre sí. Si usa un NPN de la misma manera, tendrá una diferencia de caída de voltaje de umbral entre el voltaje base y el emisor (~.8V más o menos para BJT de potencia). En su lugar, use un PNP, en cuyo caso solo tiene una caída de voltaje de saturación (~ 0.2V) en su lugar.

Su problema es que está utilizando un MOSFET de canal N como interruptor de lado alto. Esto no es recomendable. Siempre que su bomba no necesite estar conectada a tierra de +12 V, la configuración correcta para su STP16NF06L como interruptor de lado bajo sería:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

¿Y solo el lugar del mosfet en el circuito explica la increíble disipación de energía? Oh, ya veo: en mi circuito, el voltaje de la compuerta está entre la compuerta y la bomba + y no entre la compuerta y tierra.
Sí. Porque no está siendo conducido correctamente. En su configuración, se convertirá en una resistencia ya que la puerta tiene un voltaje fijo (~ 5 V), pero la fuente está tratando de subir a 12 V.
Solo como un punto, un NMOS hace un gran cambio para voltajes más negativos (cortando la ruta de retorno actual, generalmente a tierra o más negativa). Y un PMOS hace un gran cambio para voltajes más positivos (cortando la ruta de suministro de corriente, generalmente fuente de alimentación). Son duales entre sí, por lo que ambos hacen interruptores más pobres en situaciones opuestas (pmos en el lado bajo, o nmos en el lado alto, ambos sufren una caída de voltaje de umbral).
La parte donde "entonces ambos hacen peores cambios en situaciones opuestas" no es del todo correcta. Es mucho más fácil manejarlos cuando nmos corta el retorno de corriente y pmos corta la corriente de suministro, pero se pueden usar en configuraciones opuestas (en cuyo caso, los voltajes de puerta a fuente son un poco más difíciles de configurar). Sin embargo, entre 2 mosfets (uno pmos y un nmos) fabricados bajo el mismo proceso (misma relación de largo a ancho de puerta), nmos tiene aproximadamente 1/3 de resistencia de fuente de drenaje, ho los inversores de potencia de alta eficiencia de gama alta usan solo nmos. H-puentes con controladores adecuados.
Mosfet provoca una caída de alto voltaje y se calienta
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v