Hay muchas aplicaciones de MOSFET desde el sector industrial hasta electrodomésticos como control de velocidad de motores, atenuación de luz, amplificación y conmutación de señales electrónicas dentro de dispositivos electrónicos, como inversor, amplificador de alta frecuencia y muchos más. Generalmente, están disponibles en diferentes tamaños para satisfacer las diversas necesidades de proyectos electrónicos. Los MOSFET se utilizan siempre que necesitamos controlar grandes voltajes y corrientes con una pequeña señal. Este artículo proporciona información breve sobre una de las aplicaciones MOSFET, como cómo diseñar un control de velocidad del motor con MOSFET .

Control de velocidad del motor con MOSFET

En la sociedad moderna, el control de velocidad de los motores eléctricos está en todas partes porque es importante para diferentes máquinas. La función requerida y el rendimiento de los motores eléctricos son muy variados. Cuando nos centramos en la parte de control de velocidad del motor, el control de velocidad de los motores paso a paso y servomotores se puede realizar mediante un tren de pulsos, mientras que el control de velocidad del motor de inducción y CC sin escobillas se puede realizar con voltaje de CC o una resistencia externa. Actualmente, en muchas industrias, los motores eléctricos se utilizan como fuente de energía indispensable. Pero el control de la velocidad del motor es necesario porque afecta directamente el funcionamiento de la máquina, la calidad y el resultado del trabajo.

La intención principal de esto es diseñar un circuito para controlar la velocidad de un motor de corriente continua con un MOSFET. Un MOSFET es un tipo de transistor que se utiliza para amplificar o conmutar voltajes dentro de circuitos. El tipo de MOSFET utilizado en este circuito es MOSFET en modo de mejora, que funciona solo en el modo de mejora. Esto significa que este transistor se apagará siempre que no se proporcione voltaje al terminal de la puerta y se encenderá siempre que se proporcione voltaje. Esto hace que el transistor sea ideal para usar como interruptor para controlar un motor de CC.

El motor de CC se utiliza en diferentes aplicaciones como robots, electrodomésticos, juguetes, etc. Por lo tanto, en muchas aplicaciones de motores de CC, el control de velocidad y dirección del motor es esencial. Aquí vamos a explicar cómo diseñar un controlador de motor DC simple con un MOSFET.

Componentes requeridos:

Los componentes necesarios para fabricar este controlador de motor de CC incluyen una batería de 12 V, 100 K potenciómetro , IRF540N E-MOSFET, un motor de CC y un interruptor.

“cómo controlar la velocidad del motor de CA ”

Conexiones:

Las conexiones de este control de velocidad del motor DC con IRF540N EMOSFET sigue como;

Control de velocidad del motor de CC con MOSFET

El terminal de compuerta E-MOSFET IRF540 está conectado al potenciómetro, el terminal de fuente está conectado al cable positivo del motor y el terminal de drenaje del MOSFET está conectado al terminal positivo de la batería a través de un interruptor.

El cable negativo del motor está conectado al terminal negativo de la batería.

El terminal de salida del potenciómetro está conectado al terminal de puerta del MOSFET, GND está conectado al terminal negativo de la batería a través de un cable negativo del motor y el pin VCC está conectado al terminal positivo de la batería a través de un terminal de drenaje del MOSFET. y cambiar.

Laboral

Una vez que el interruptor 'S' está cerrado, el suministro de voltaje en el terminal de la puerta MOSFET provoca el suministro de corriente desde el terminal de drenaje (D) a la fuente (S). Después de eso, la corriente comienza a fluir por todo el motor de CC y el motor comienza a girar. La suma de corriente suministrada al motor de CC se puede regular simplemente ajustando el potenciómetro, luego cambia el voltaje aplicado en el terminal de puerta del MOSFET. Entonces podemos controlar la velocidad de un motor de CC controlando el voltaje en el terminal de puerta en el MOSFET. Para aumentar la velocidad del motor de CC, tenemos que aumentar el voltaje aplicado en el terminal de puerta del MOSFET.

Aquí, el circuito controlador de motor de CC basado en MOSFET IRF540N fue diseñado para controlar la velocidad de el motor . Este circuito es muy sencillo de diseñar utilizando un MOSFET y un potenciómetro. Podemos controlar la velocidad del motor simplemente controlando el voltaje aplicado en el terminal de puerta del MOSFET.

Ventajas de los MOSFET para el control de velocidad del motor:

Los transistores desempeñan un papel fundamental en los circuitos de control de velocidad de los motores, y los MOSFET (transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico) suelen preferirse a otros tipos de transistores como los BJT (transistores de unión bipolar) y los IGBT (transistores bipolares de puerta aislada) por varias razones. . En este artículo, exploraremos las ventajas y aplicaciones del uso de MOSFET para el control de la velocidad del motor sobre otros transistores.

Alta eficiencia :
- Los MOSFET exhiben una resistencia de encendido muy baja (RDS (encendido)), lo que conduce a una disipación de energía mínima y una alta eficiencia en los circuitos de control del motor.
- Esta alta eficiencia significa que se genera menos calor, lo que reduce la necesidad de complejos sistemas de refrigeración, lo que hace que los MOSFET sean adecuados para aplicaciones de alta potencia.
Velocidad de conmutación rápida :
- Los MOSFET tienen una velocidad de conmutación muy rápida, normalmente en el rango de nanosegundos.
- Esta rápida respuesta permite un control preciso de la velocidad y dirección del motor, lo que los hace adecuados para aplicaciones donde se requieren cambios rápidos.
Baja potencia de accionamiento de puerta :
- Los MOSFET requieren una potencia mínima de accionamiento de puerta para cambiar entre sus estados de encendido y apagado.
- Esta característica minimiza la potencia necesaria para controlar el transistor, lo que da como resultado sistemas de control de motores energéticamente eficientes.
No se requiere corriente de puerta :
- A diferencia de los BJT, los MOSFET no requieren una corriente de compuerta continua para permanecer en estado encendido, lo que reduce el consumo de energía del circuito de control.
- Esto es particularmente ventajoso en aplicaciones alimentadas por baterías donde la eficiencia energética es fundamental.
Tolerancia de temperatura :
- Los MOSFET pueden funcionar en un amplio rango de temperaturas, lo que los hace adecuados tanto para entornos extremadamente fríos como cálidos.
- Esta característica es valiosa en aplicaciones como sistemas automotrices y maquinaria industrial.
EMI reducida :
- Los MOSFET generan menos interferencia electromagnética (EMI) en comparación con los BJT y los IGBT.
- Esto es crucial en aplicaciones donde la EMI puede interferir con dispositivos o sistemas electrónicos cercanos.

Aplicaciones del control de velocidad del motor con MOSFET:

Vehículos eléctricos (EV) y vehículos híbridos :
- Los MOSFET se utilizan comúnmente en los sistemas de control de motores de vehículos eléctricos e híbridos.
- Ofrecen un control eficiente y preciso sobre los motores eléctricos, lo que contribuye a mejorar el rendimiento y la autonomía del vehículo.
Automatización industrial :
- En las industrias, el control de velocidad del motor basado en MOSFET se emplea para cintas transportadoras, brazos robóticos y otros sistemas automatizados.
- La rápida velocidad de conmutación de los MOSFET garantiza un control preciso y receptivo en los procesos de fabricación.
Electrodomésticos :
- Los MOSFET se encuentran en electrodomésticos como lavadoras, aires acondicionados y ventiladores para controlar la velocidad del motor.
- Su eficiencia y baja generación de calor los hacen ideales para electrodomésticos de bajo consumo.
Sistemas HVAC :
- Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) utilizan MOSFET para controlar la velocidad de los motores de ventiladores y compresores.
- Esto contribuye al ahorro de energía y a una regulación precisa de la temperatura.
Propulsión de drones :
- Los drones requieren un control eficiente de la velocidad del motor para mantener la estabilidad y la maniobrabilidad.
- Los MOSFET se prefieren en los circuitos de control de motores de drones debido a su bajo peso y alta eficiencia.
Sistemas de enfriamiento de computadoras :
- Los MOSFET se utilizan en ventiladores de refrigeración de computadoras para ajustar la velocidad del ventilador en función de la temperatura, lo que garantiza un rendimiento de refrigeración óptimo con un ruido mínimo.
Trenes Eléctricos y Locomotoras :
- Los MOSFET se emplean en los sistemas de control de motores de trenes y locomotoras eléctricos para regular la velocidad y la dirección de manera eficiente.
Sistemas de energía renovable :
- Las turbinas eólicas y los sistemas de seguimiento solar utilizan MOSFET para controlar la velocidad de los motores, optimizando la generación de energía.

En resumen, los MOSFET ofrecen numerosas ventajas para el control de la velocidad del motor, incluida una alta eficiencia, una velocidad de conmutación rápida, bajos requisitos de potencia de accionamiento de puerta y una EMI reducida. Estas ventajas los convierten en la opción preferida en una amplia gama de aplicaciones, desde vehículos eléctricos y automatización industrial hasta electrodomésticos y sistemas de energía renovable. La versatilidad y confiabilidad de los MOSFET los convierten en la piedra angular de la tecnología moderna de control de motores.