Estoy planeando construir una estación de soldadura y me gustaría aclararme acerca de conducir MOSFET para controlar el elemento de calentamiento usando un microcontrolador.
El microcontrolador será ATmega328p (Arduino Pro Mini) y el MOSFET que se planea usar es IRLZ44N . Elemento calefactor de 50 W a 24 V.
Según la hoja de datos MOSFET.
Si quiero limitar el tiempo total de ENCENDIDO y APAGADO dentro del 1% de un ciclo PWM. Entonces, la duración mínima del ciclo PWM que puedo tener será ( . Entonces puedo usar la frecuencia PWM hasta 73529 Hz (73 kHz) sin problema. ¿Podría confirmar que mis cálculos son correctos?
Mi cálculo dice que puedo conducir directamente MOSFET con pin de salida MCU. Según la hoja de datos . Con una frecuencia PWM de 30 kHz, la corriente máxima requerida para cargar/descargar la puerta MOSFET será:
.
( Actualización: mi cálculo anterior es incorrecto según el comentario de @Unimportant a continuación. Sin resistencia, tomaría para cargar la puerta, lo cual no es deseable para el pin IO ATmega328p. Por lo tanto, debe haber una resistencia o un controlador de puerta)
Por lo tanto, la corriente estará dentro del límite permitido (40 mA) y creo que MOSFET puede ser controlado directamente por el pin IO en mi aplicación. ¿Podría confirmar mi hallazgo?
Gracias de antemano.
Su elemento calefactor con una clasificación de 50 W impulsada a 24 V consumirá solo un poco más de 2 A. Entonces, el MOSFET al que se vinculó debería ser más que adecuado para cambiar esta carga.
No hay necesidad de exagerar la frecuencia de conmutación PWM ya que la carga es una carga térmica con una constante de tiempo prolongada. Muy cómodamente podría utilizar una frecuencia de conmutación de 500Hz a 2kHz que el ATMega328 puede generar fácilmente. No hay motivo para tener que calcular la frecuencia de conmutación máxima del MOSFET para esta aplicación.
Al analizar si el pin ATMega328 puede controlar directamente el MOSFET, estudie el gráfico de la Figura 1 de la hoja de datos del MOSFET. Con un controlador de compuerta de 4 V (inferior a los 5 V que la MCU realmente puede proporcionar), la línea de carga de 2 A está muy por debajo de la curva VGS relacionada. Esto significa que la MCU puede conducir cómodamente este MOSFET para una carga de 2A. Un MOSFET como este todavía tiene una capacitancia de puerta bastante alta, por lo que sería recomendable colocar una resistencia de valores pequeños en serie entre la MCU y la puerta para limitar un poco la corriente transitoria máxima durante la conmutación.
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