Estoy usando un MOSFET para conmutar una carga de 24V, 15A, con la entrada de la puerta siendo una señal PWM de 500Hz. Sin embargo, esto hace que el MOSFET se sobrecaliente y se funda. Cualquier sugerencia sería apreciada.
R1 = 100 Ohm
R2 = 1000 Ohm
Q1 = IRL3103PbF (Vdss = 30V, Id = 64A)
Sólo por las pérdidas de conducción, la disipación de potencia en el MOSFET podría ser típicamente \$I^2 \cdot R_{ds(on)}\$ o unos 5,4W a Tj = 120°C, suponiendo un accionamiento de 4,5V, que tu micro de 5V debería proporcionar. A sólo 500Hz las pérdidas de conmutación no debería ser demasiado malo, incluso con una resistencia de puerta 100R, pero todavía puede añadir.
Se necesita un disipador de calor bastante grande o un ventilador para disipar esta cantidad de calor. Sin un disipador de calor se sobrecalentará rápidamente y se destruirá.
Edición: Como señaló Will Dean en un comentario más abajo, se puede saber que se tiene un problema mirando la resistencia térmica de la unión al ambiente (esto es sin disipador de calor) del hoja de datos .
El aumento de la temperatura por encima del ambiente sería de 5,4W por 62 o 334°C, es decir, más de 350°C con un ambiente de 25°C. Eso está muy por encima de la temperatura máxima absoluta de la unión, y la pieza fallará en algún momento antes de llegar allí.
Si ya tienes un gran disipador de calor, sospecharía que el D1 no está haciendo su trabajo. No das el número de pieza, pero tendrá que disipar bastante potencia también, por lo que un diodo Schottky es deseable.
¿Cómo de alta es la capacidad de conducción de corriente de tu uC? Si estoy en lo cierto, <20mA, que es bastante baja para encender ese MOSFET lo suficientemente rápido. El dispositivo podría calentarse en los períodos de encendido y apagado. En otras palabras, el tiempo de encendido/apagado del MOSFET es bastante alto, la capacitancia de la puerta se carga muy lentamente debido a la capacidad limitada de salida de corriente del ordenador.
Si ese es el caso, intenta poner un par de transistores NPN + PNP (2N2222 + 2N2907) en configuración de tótem para conducir el MOSFET, es decir, el driver del MOSFET del hombre pobre.
Haz la resistencia de puerta lo más baja posible (), y alimenta el tótem desde 24V.
Algunos números simples: de la hoja de datos de la entrada del MOSFET C=1.65nF, Rg=100 ohm 5Tau = .8us lo conduces a 500Hz ... eso significa que el tiempo total empleado en pasar de on->off y off->on es al menos 1/1000 del tiempo. Este es el tiempo en el que se producen más pérdidas.
¿Cuál es su disposición física? R1 tiene que estar justo en la puerta del FET. Tu cable negativo de 24V tiene que estar justo en la fuente del FET. Corta el cable de la fuente del FET al pin de tierra del microcontrolador.
En otras palabras, trata el cable de la fuente del FET como la conexión del punto de estrella para la fuente de alimentación de 24V y el resto del circuito.
Mi opinión es que el FET está oscilando.
Las especificaciones del FET tienen buena pinta: está bastante mejorado con Vgs superiores a 4V
Otras cosas para probar:
Baja la frecuencia PWM y mira si el FET sigue calentándose tanto. Si es así, reduce R1 a 22 ohmios.
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