¿Qué tiene de malo este diseño?

Estaba mirando lo que implica conducir una tira de LED desde un microcontrolador y encontré esto

https://electronics.stackexchange.com/a/67780/41661

que tiene este esquemaingrese la descripción de la imagen aquí

En la pregunta, el operador afirma que el PWM 3.3v proviene de una MCU, pero nunca indica qué tipo de MCU está usando.

Puedo ver que R1 y R2 forman un divisor de voltaje que no hace casi nada debido a la gran diferencia en la resistencia y R1 debería bajar la línea cuando PWM no está activado y la mayor parte de la discusión sobre la respuesta se centra en eso, pero no entiendo cómo se les ocurrió ese valor para R2.

De acuerdo con la ley de ohmios, 3.3v a través de una resistencia 27R fluirá 122ma, lo que parece una gran cantidad de corriente, Arduinos, por ejemplo, solo puede suministrar 40ma a cualquier pin como máximo y se recomienda permanecer por debajo de 20ma cuando sea posible de acuerdo con este enlace . Ahora es completamente posible que el OP pueda estar usando una MCU mucho más resistente que un Arduino, pero no parece una suposición extraña dado que la MCU no está especificada.

Leí la hoja de datos para el IRLML2502 proporcionada en la pregunta vinculada y no pude encontrar nada sobre cuánta corriente se necesitaba para saturar la puerta del mosfet, aunque las hojas de datos todavía son en su mayoría griegas para mí.

Suponiendo que el OP estaba usando una MCU con limitaciones similares a un Arduino, ¿no tendría más sentido usar un valor de resistencia de 180R para R2, permitiendo que 18ma fluyan a 3.3v o he entendido algo mal?

No "satura" la puerta del FET con corriente, los enciende con voltaje. La corriente necesaria es suficiente para llenar el condensador de la puerta parásita, por lo que fluirían 122 mA durante un tiempo insignificante.
R1 está allí para bajar la puerta (y apagar el LED) cuando la salida de MCU está flotando. p.ej. cuando la salida está triestablecida, o simplemente cuando la MCU cobra vida al encenderse.
Puede reemplazar fácilmente los 27 ohmios con una resistencia más razonable de 470 o 1k ohmios. Si se trata de un transistor en lugar de un fet, entonces sí, el valor de la resistencia es importante para proteger tanto su salida como su transistor, lo cual es normal de 300 a 1k para un NPN y cualquier microcontrolador dado.

Respuestas (2)

En estado estable, la puerta de un MOSFET no consume corriente. (En realidad, puede haber unos cientos de nanoamperios de fuga). En cambio, actúa más como un condensador. El propósito de R2 es formar un filtro de paso bajo con esta capacitancia de puerta, ralentizando el tiempo de subida y bajada del voltaje de puerta.

Entonces, ¿eso significa que es una carga de impedancia muy alta que apenas consumirá corriente a pesar de las resistencias anteriores y, en teoría, podría eliminar R2 sin afectar el funcionamiento del circuito?
Sí, y muchos diseñadores omitirán R2. Si no tiene ningún problema con EMI o sonando en la puerta, R2 es innecesario.
UM NO... R2 está ahí para limitar la corriente de carga en la puerta cuando la puerta anterior cambia. Dado que la puerta es una carga capacitiva, al conmutar I tiende a infinito. Como tal, se requiere R2 para mantener I por debajo de los dispositivos anteriores Io máx. R2 también proporciona a la puerta anterior cierto aislamiento del pico de retroceso capacitivo creado cuando el MOSFET cambia.
@Trevor Disminuir el tiempo de subida y bajada es, por supuesto, equivalente a limitar la corriente de carga. Dadas las pequeñas cantidades de energía involucradas (quizás 13 nJ por transición), limitar la corriente del controlador no es una preocupación importante.
@AbeKarplus Creo que el problema aquí es cómo no dices eso R 2 es innecesario en esta configuración particular . Pero siempre debe ser considerado. - Estoy de acuerdo en que R2 es innecesario en esta configuración, pero en otras configuraciones es de suma importancia.
Si solo lo está encendiendo y apagando, puede salirse con la suya sobrecargando la fuente, pero si está modulando PWM esto a 50 KHz, se acumula rápidamente. Además, todos esos picos de corriente terminan en el enrutamiento de energía de los micros y en las líneas de energía/tierra Vcc de la puerta anterior. Exceder los valores máximos siempre es malo... incluso si la energía ES pequeña.

Debido a que R1 viene antes que R2 , no es un divisor de voltaje. Para el dispositivo de conducción anterior, R1 está en paralelo con la línea R2 - MOSFET .

También es importante recordar que los MOSFET se activan por voltaje, por lo que una vez que se encienden o se apagan, básicamente no hay corriente de puerta. Sin embargo, la puerta tiene una capacitancia significativa.

R1 simplemente está allí para garantizar que la compuerta MOSFET tenga una ruta de descarga en caso de que se desconecte el dispositivo de conducción anterior antes de que se desconecte. Esto sucede con los micros durante el reinicio y las fallas de código.

R2 está ahí para limitar la corriente de carga en la puerta cuando cambia el dispositivo anterior. Dado que la puerta es una carga capacitiva, al conmutar, tiendo a un número muy grande. Como tal, se requiere R2 para mantener I por debajo de los dispositivos anteriores Io max . R2 también proporciona al dispositivo anterior cierto aislamiento del pico de retroceso capacitivo creado cuando el MOSFET cambia.

Sin embargo, R2 junto con la capacitancia de la puerta forman un retraso RC. Como tal, es prudente mantener R2 lo más bajo posible si necesita cambiar el MOSFET repetidamente a frecuencias más altas. A veces es prudente usar un valor mayor para R2 para limitar el tiempo de subida o bajada de la "salida" del MOSFET a medida que cambia.

Respuesta completa. Ojalá los que preguntan esperaran un poco antes de aceptar. Oh bien.
Entonces, para elegir un valor de resistencia para un controlador de luz pwm, necesito comparar la constante de tiempo RC con el mejor valor esperado para el ciclo de trabajo y asegurarme de que la resistencia sea lo suficientemente pequeña como para descargar el capacitor en ese tiempo.
@ hamsolo474 Ese valor más el tiempo de encendido/apagado del MOSFET elegido. Pero no será exactamente RC, depende de qué tan fuerte estés manejando la puerta. Si lo estás manejando con > 2 * Vgs, al encender alcanzará Vgs antes de llegar a la tensión final. apagando por otro lado el voltaje que necesita para caer a Vgs. Como tal, excepto cuando lo conduce con 2*Vgs, será asimétrico.
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