Uso de un controlador MOSFET

Estoy tratando de controlar la velocidad de un motor de CC de 15 W con un voltaje de funcionamiento de 12 V usando un MOSFET de canal n IRF640 como se muestra en la imagen a continuación, pero sin la resistencia desplegable RMS = 10 kOhm. En lugar de eso, siempre configuro el pin digital Arduino PWM en el valor 0, por lo tanto, cuando el motor debe apagarse, el MOSFET obtiene 0V en su puerta.

: Motor DC accionado por MOSFET:

El problema al que me enfrento es que incluso con el valor máximo de PWM (255) no consigo que el motor gire tan rápido como lo hace cuando está conectado directamente a 12V. Entiendo que hay una caída de voltaje en el MOSFET, pero la velocidad no debería caer tanto como la mitad de lo normal.

¿Puede la ausencia de la resistencia desplegable Rms 10kOhm causar este efecto?

¿Necesito usar un controlador de compuerta MOSFET para lograr un mejor rendimiento del motor de CC? (La potencia máxima que utiliza el motor durante el funcionamiento no supera los 18 W) En caso afirmativo, ¿qué controlador de compuerta MOSFET debo utilizar en este caso?

Los pines de Arduino funcionan con voltajes de 0V - 5V y la corriente máxima que puede pasar a través de ellos es de 20 mA.

EDITAR: la frecuencia de la señal PWM de Arduino Uno es de 490 Hz en cada pin, excepto en dos pines donde la frecuencia de la señal PWM es de 980 Hz. Fuente

IRF640 I_D contra V_DS por V_GS

¿Cuál es la frecuencia de su PWM?
@nickalexeev Tengo pines con frecuencia de señal PWM de 490 Hz y 980 Hz. Pero en este caso, he usado el pin con PWM de 490 Hz.
Dante dijo que hay un infierno especial para aquellos que no atraen GND hacia abajo.

Respuestas (4)

El R1 debería tener un valor alto alrededor de 1k5.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Use un transistor como controlador de puerta a tierra y una resistencia de puerta a 12V. Tienes que configurar el PWM a activo bajo. Alternativamente, puede usar otro transistor para invertir la polaridad pwm.

Estudié el circuito y veo que MOSFET IRF640 también puede hacer el trabajo si conduzco su puerta de esta manera. Sin embargo, después de haber analizado los diagramas en otras respuestas, si elegir entre IRF640, IR540 e IRF530 parece que IRF540 es la mejor opción ya que tiene la menor caída de voltaje y permite que el motor funcione con un voltaje cercano a 12V.

Su problema proviene de una unidad de puerta insuficiente. Pruebe con un MOSFET de puerta lógica como IR L 640. Su voltaje mínimo de puerta a fuente es de aproximadamente 2 voltios, lo cual es bastante adecuado para conducir desde una MCU.

Otra solución sería un MOSFET P-Ch con un inversor NPN:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Debería considerar usar un MOSFET diferente al IRF640 porque realmente no se encenderá tan bien con su circuito de control de puerta limitado: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

Su controlador de compuerta es de aproximadamente 4,5 voltios y, como debería poder ver si trató de extraer aproximadamente 0,5 amperios a través de él, la caída de voltaje podría estar entre 1 y 10 voltios (o más).

Mire el gráfico más bajo, el marcado como "4.5 V", luego observe la curva. Si se deshiciera de la resistencia de 1 kohm, su controlador de puerta sería más como 5V, pero está al borde de que algo funcione correctamente y no. Un motor de 15 vatios y 12 voltios requiere una corriente de funcionamiento normal de 1,25 amperios, pero al arrancar esto puede ser 5 veces mayor y la falta de voltaje de accionamiento en la puerta del MOSFET aún puede causarle problemas.

Ya veo, hice una mala elección: IRF640, en este caso, podría funcionar solo si tuviera elementos adicionales que impulsaran su puerta con un voltaje superior a 6V.
Debería poder encontrar un dispositivo más adecuado. Investigue un poco y luego déjeme otro comentario y un enlace y le echaré un vistazo.

¡Prueba IRF540! ¡Con resistencia desplegable! Si duda en dar una resistencia desplegable de 10k, entonces habrá algún problema al que tendrá que enfrentarse. Esto podría ser de ayuda. El siguiente gráfico que muestra para IRF540ingrese la descripción de la imagen aquí

Consulte la imagen para conocer las características.

Si el motor utiliza una potencia de 20W, la corriente que normalmente pasa por él sería de 1,7A, pero al arrancar tiraría de corriente hasta los 9A. Entonces, al usar el pin Arduino directamente con un voltaje inferior a 5 V, podría enfrentar un problema cuando el motor arranca, ¿no? Además, la caída de voltaje sería de alrededor de 1 V en el MOSFET y se disipará más energía allí, si mi lógica es correcta. Parece una opción mucho mejor que la que hice, pero ¿crees que funcionaría sin ningún elemento adicional para impulsar su puerta con un voltaje más alto?
@BojanPetreski sí, ¡he entendido tu problema ahora! entonces, en lugar de conducir el MOSFET directamente, puede usar cualquier optoacoplador para conducir la puerta. No dañará tu arduino bord. Espero que te ayude
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