domingo, 21 de marzo de 2010

New 250-V N-Channel TrenchFET(R) Power MOSFETs

Vishay's New 250-V N-Channel TrenchFET® Power MOSFETs Offer Up to 50% Improved On-Resistance in SO-8 and D2PAK Footprints
SANTA CLARA, CALIFORNIA — January 28, 2004 — Siliconix incorporated (NASDAQ: SILI), an 80.4%-owned subsidiary of Vishay Intertechnology, Inc. (NYSE: VSH), today released a trio of 250-V n-channel TrenchFET® power MOSFETs that offer the lowest on-resistance available in the SO-8, PowerPAK® SO-8, and D2PAK packages for this voltage rating.

The Si4434DY (LITTLE FOOT® SO-8), Si7434DP (PowerPAK SO-8), and SUM45N25-58 (D2PAK) are designed to serve as primary switches in dc to dc converters, including forward converters and half-bridge converters, as well as in ac-to-dc converters and inverters, for telecom power supplies, distributed architectures, and miniature power modules.

The new devices offer greatly improved on-resistance values compared with competing devices of the same size. The Si4434DY and Si7434DP both feature a maximum on-resistance value of 155 mΩ at a 10-V gate drive and typical gate charge value of 34 nC. In the low-thermal-resistance D2PAK package, the SUM45N25-58 features on-resistance on 58 mΩ, a gate charge value of 95 nC, and a maximum junction temperature rating of 175 °C.

Samples and production quantities of the 250 V Si4434DY, Si7434DP, and SUM45N25-58 n-channel power MOSFETs are available now, with lead times of 10 to 12 weeks for larger orders.

Siliconix is a leading manufacturer of power MOSFETs, power ICs, analog switches, and multiplexers for computers, cell phones, fixed communications networks, automobiles, and other consumer and industrial electronic systems. With 2002 worldwide sales of $372.9 million, the Company's facilities include a Class 1 wafer fab dedicated to the manufacture of power products in Santa Clara, California, and an affiliated Class 1 wafer fab located in Itzehoe, Germany. The Company's products are also fabricated by subcontractors in Japan, Germany, China, and Taiwan. Assembly and test facilities include a company-owned facility in Taiwan, a joint venture in Shanghai, China, and subcontractors in the Philippines, China, Taiwan, Israel, and the United States.

Vishay Intertechnology, Inc., a Fortune 1,000 Company listed on the NYSE (VSH), is one of the world's largest manufacturers of discrete semiconductors (diodes, rectifiers, MOSFETs, optoelectronics, and selected ICs) and passive electronic components (resistors, capacitors, inductors, sensors, and transducers). These components are used in virtually all types of electronic devices and equipment, in the industrial, computing, automotive, consumer, telecommunications, military, aerospace, and medical markets. Its product innovations, successful acquisition strategy, and "one-stop shop" service have made Vishay a global industry leader. Vishay can be found on the Internet at

Asignatura: EES.
Alumno: Juan José Núñez Ceballos
Reflexión: Como no amar a Dios con tanta bendición que quiere dar... [Jn14:15] Él te dará el perdòn a todos tus pecados y su Santo Espíritu cuando obedezcas su Evangelio(Lo dice la Biblia, no yo!!!).

Siliconix Targets Automotive 12-V Boardnet With New P-Channel -40-V and -60-V TrenchFET(R) Power MOSFETs

Up to 90% Lower On-Resistance Than Industry's Next-Best Devices.
SANTA CLARA, CALIFORNIA — March 29, 2004 — Automotive 12-V boardnet high-side switches and electric motor drives are the target applications for a record-setting family of p-channel MOSFETs announced today by Siliconix incorporated (NASDAQ: SILI), an 80.4%-owned subsidiary of Vishay Intertechnology, Inc. (NYSE: VSH).

The new −40-V and −60-V devices are the first with these breakdown voltage ratings to be built using Vishay's advanced p-channel technology, which reduces MOSFET on-resistance to record-low levels. Maximum rDS(on) ratings range from 15 mΩ down to 4.2.mΩ for the six devices released today.

Because p-channel MOSFETs require no additional high-side driver circuitry for turn-on, these new −40-V and −60-V TrenchFETs will help designers to reduce component count and improve reliability in automotive and industrial systems compared with n-channel solutions.

When used to replace previous-generation p-channel devices, the new TrenchFETs give designers the opportunity to lower system power consumption as well. Compared with the next-best p-channel MOSFETs on the market with the same voltage ratings and package outlines, conduction losses for the new devices are reduced by up to 90%.

Package options for the −40-V devices are the standard DPAK (SUD50P04-09L), the thermally enhanced D2PAK (SUM110P04-04L), and the lead-less, 1.07 mm-high PowerPAK® SO-8 (Si7463DP). The −60-V TrenchFETs also are offered in the DPAK (SUD50P06-15L), the thermally enhanced D2PAK (SUM110P06-07L), and PowerPAK SO-8 (Si7461DP). The DPAK and D2PAK devices are rated for a maximum junction temperature of 175 °C, while the PowerPAK SO-8 TrenchFETs are rated for up to 150 °C.

Summary of Device Specifications

Samples and production quantities of the new p-channel TrenchFET power MOSFETS are available now with lead times of 10 to 12 weeks for larger orders.

Vishay Intertechnology, Inc., a Fortune 1,000 Company listed on the NYSE (VSH), is one of the world's largest manufacturers of discrete semiconductors (diodes, rectifiers, MOSFETs, optoelectronics, and selected ICs) and passive electronic components (resistors, capacitors, inductors, sensors, and transducers). These components are used in virtually all types of electronic devices and equipment, in the industrial, computing, automotive, consumer, telecommunications, military, aerospace, and medical markets. Its product innovations, successful acquisition strategy, and "one-stop shop" service have made Vishay a global industry leader. Vishay can be found on the Internet at

Asignatura: EES.
Alumno: Juan José Núñez Ceballos
Reflexión: Sin embargo comenzaremos a alcanzar la sabiduría dívina(celestial, del cielo) cuando comencemos a temer(respetar, honrar, obedecer) a Dios[Pr1:7] y la salvaciòn cuando creamos y obedezcamos el Evangelio de Cristo[Mr16:15-16] ambos puntos deben ir de la mano.

New TrenchFET(R) MOSFETs Break Performance Records in Tiny LITTLE FOOT(R) SC-89 and SC-75 Packages

SANTA CLARA, CALIFORNIA-May 24, 2001-A series of new TrenchFETs that set records for on-resistance in the tiny LITTLE FOOT® SC-89 and SC-75 packages were announced today by Siliconix incorporated (NASDAQ: SILI), an 80.4%-owned subsidiary of Vishay Intertechnology (NYSE: VSH). The smallest MOSFETs on the market, the new devices will serve as a power-efficient replacement for the digital bipolar transistors used for simple or light-load switching in portable communications systems, computer motherboards, power supply converter circuits, and battery-operated equipment.

Devices in the 3-pin LITTLE FOOT SC-89, with a footprint area measuring 1.6 mm by 1.6 mm and a height profile of just 0.6-mm, include the Si1012X, a single n-channel 20-V TrenchFET with on-resistance of just 1.25 ohms at a 1.8-V gate drive-76% lower than any competing device in the same

Fully on at a gate-source voltage of 1.8 V, the Si1012X requires significantly less power to operate than the digital bipolar transistors it will replace. The new device further improves on existing industry standards with a 500-mA steady state continuous drain current (TA=25°C) that offers an improvement of as much as 66% over competing devices, making it suitable for a wide range of low supply voltage applications. A 5-ns turn-on time, which lowers circuit timing delays, also sets a record for this package type and is nearly four times faster than the nearest competitor.

Also released today was a dual-channel version of the same device. The new Si1024X combines two MOSFETs in a 6-pin LITTLE FOOT SC-89 package with the same specifications per channel as the Si1012X and the same footprint and height profile as the 3-pin SC-89.

With a height profile that is 45% thinner than the SOT-23 and SC-70 formats, the new SC-89 LITTLE FOOT MOSFETs allow small to medium loads to be switched with maximum efficiency in even the thinnest mobile communications and computing products.

Along with the Si1012X and Si1024X, Vishay Siliconix will soon release more than a dozen additional 20-V MOSFETs in the SC-89 and SC-75 packages, including n- and p-channel devices. Maximum on-resistance ratings for these devices will range from 0.7 Ω to 9 Ω at a gate-source voltage of ±4.5 V. All devices in both package types feature ESD protection to reduce the risk of electrostatic damage during handling.

Samples of the Si1012X and Si1024X are available now. Production quantities will be available in Q1 2001, with lead times of four weeks for larger orders.

Vishay Intertechnology, Inc., a Fortune 1,000 Company listed on the NYSE (VSH), is one of the world's largest manufacturers of discrete semiconductors (diodes, rectifiers, MOSFETs, optoelectronics, and selected ICs) and passive electronic components (resistors, capacitors, inductors, sensors, and transducers). These components are used in virtually all types of electronic devices and equipment, in the industrial, computing, automotive, consumer, telecommunications, military, aerospace, and medical markets. Its product innovations, successful acquisition strategy, and "one-stop shop" service have made Vishay a global industry leader. Vishay can be found on the Internet at

Asignatura: EES.
Alumno: Juan José Núñez Ceballos
Reflexión: A veces resulta un poco difícil confiar de lleno en lo que dicen la Santa Palabra al ver tanta manipulaciòn de estas, fraudes, interpretaciones, pero se hace notorio entender que estas no se interpretan [2Pe1:20]

Co-packaged MOSFET s reduce space, deliver performance

Key Benefits
• High- and low-side MOSFETs in one compact 6-mm x 3.7-mm package
• On-resistance down to 5.8 mΩ
• Maximum current up to > 17 A
• Lowers solution space and cost compared to two discrete MOSFETs, saving
clearance and labeling space
• Simplifies layout
• Reduces parasitic inductance from PCB traces, increasing efficiency and reducing
• System power, POL, low-current dc-to-dc, and synchronous buck in notebooks
• VRMs
• Power modules
• Graphics cards
• Servers
• Gaming consoles

Asignatura: EES.
Alumno: Juan José Núñez Ceballos
Reflexión: Ahora claro esta, uno oye de pecado[1Co6:9-10] y esto y lo otro, un Dios que no veo, la cosa esta en que es por creencia a lo que Èl dice en su Santa Palabra(en donde se define muy claramente cada una de las cosas que hemos escuchado de Èl)[2Ti3:16-17] Dicha creencia tiene la obediencia.

Power MOSFETs TrenchFET(R) Gen III

New Breakthrough Technology Lowers On-Resistance up to 40% While Improving Gate Charge

Key Features and Benefits:
Low conduction and switching losses enable increased efficiency and reduced power consumption

•Record-breaking maximum on-resistance at VGS = 4.5 V rating is up to 35% - Down to 0.0017 Ω
•Maximum on-resistance at VGS = 10 V is also up to 40% lower - Down to 0.0012 Ω
•Figure of Merit (FOM) of on-resistance times gate charge up to 42% lower - Down to 85 mΩ-nC
12-V to 40-V options, all with 20 V VGS

Package options in SO-8 footprint area include:

•Thermally advanced PowerPAK® SO-8
•Standard SO-8
•PolarPAK® with double-sided cooling
Also available in the thermally advanced PowerPAK 1212-8 and PowerPAK ChipFET®, about 1/3 and 1/5 respectively of the SO-8 footprint area

Circuit Applications

•Synchronous Rectification
•Synchronous Buck Converter
◦Low-Side MOSFET
Product Applications
•Fixed Telecom
•Power Supplies
TrenchFET® Gen III

TrenchFET® Gen III power MOSFETs are ideal for low-side applications, where their low on-resistance minimizes conduction losses and improves efficiency compared to previous-generation MOSFETs. Also lower gate charge yields approximately 1/3 lower FOM in some devices, providing lower switching losses over the previous generation.

Asignatura: EES.
Alumno: Juan José Núñez Ceballos
Reflexión: No obstante aún cuando hemos ofendido a Dios con nuestros pecados, Él es misericordioso y no quiere que su ira[Ro1:18-19] venga sobre nosotros, el quiere salvarnos de esto[1Te5:9]

C-MOSFET (Complementary MOS FET)

Este circuito es la combinación de un MOSFET de canal P y un MOSFET de canal N.


- Cuando la entrada tiene un nivel de tensión negativo (L), el MOSFET de canal P conduce y el MOSFET de canal N no lo hace
- Cuando la entrada tiene un nivel de tensión positivo (H), el MOSFET de canal N conduce y el MOSFET de canal P no lo hace

Se puede ver que el funcionamiento de ambos es siempre opuesto. Una característica importante de este circuitos es que la corriente de salida, que se puede considerar relativamente alta, es controlada con facilidad.

Cuando la entrada está en nivel bajo (L), la salida está conectada directamente a la fuente de alimentación a través del MOS FET de canal P y se tiene un nivel alto (H).

Cuando la entrada está en nivel alto (H), la salida está conectada directamente a la tierra a través del MOS FET de canal N y se tiene un nivel bajo (L).

El nivel de salida de la salida es siempre el inverso que el de la entrada (hay inversión de fase).

En el circuito C-MOS FET el MOSFET de canal P y el de canal N podrían no iniciar o dejar la conducción bajo las mismas condiciones, esto debido a que la tensión en la compuerta, que hace que el MOSFET deje de conducir, tiene un valor que va de 1 a 2 voltios.

Esta característica depende de cada MOSFET en particular y es común observar que la corriente de drenaje de un MOSFET es cero (MOSFET en corte) aún cuando la tensión en la compuerta no lo sea.

Asignatura: EES.
Alumno: Juan José Núñez Ceballos.
Reflexión: Cualquier persona en su sentido caval y lógico podría preguntarse: ¿Pero como es que si la Palabra de Dios dice que Dios es amor, como es que también dice que va castigar a los hombre por el pecado? R: Dios es Santo[Pr6:16-19], Justo[Ro6:23] pero Misericordioso[1Ti2:4-5] =>>Es la personalidad de Dios según su Palabra.

Thermalright para mosfet HR-09S y HR-09U

Dos modelos para disipar los componentes MOSFET de la placa madre
Existen dos modelos, que se venden por separado:
HR-09S (Slant Version) - con los disipadores desplazados
HR-09U (Upright Version) - los disipadores uno encima del otro
Hay que tener especial cuidado en elegir el modelo adecuado, siempre y cuando sea conveniente adquirir el producto para su placa. Consultar.
Fabricado en aluminio con un Heat-pipe de altas prestaciones.
Increíble capacidad de disipación. Fácil instalación.
Medidas HR-09S: 84 x 48 x 32,3mm. Peso: 90gr.
Medidas HR-09U: 84 x 48 x 17mm. Peso: 90gr.

Asignatura: EES.
Alumno: Juan José Núñez Ceballos.
Reflexión: La intención de Dios por salvarnos se muestra en su Palabra(la biblia) El origen de dicha intención es debida al pecado cometemos y según su Palabra no merecemos nada de Èl por esto[Ro3:23]

Circuitos de sistema programable Fusion de Atmel presentados por Acal Iberia.

Los circuitos de sistema programable (Programmable System Chip, PSC) Fusion de Atmel se presentan como la primera familia de FPGAs de señal mixta del mundo: una alternativa a los ASICs (Circuito Integrado para Aplicaciones Específicas), sin sus largos ciclos de diseño y altos costes.

Los nuevos circuitos integran señal mixta, memoria flash y soporte FPGA en un CI monolítico. Incluyen convertidor A/D configurable de aproximaciones sucesivas (SAR) de 12 bits y hasta 600 kS/s. El bloque analógico trabaja con salidas MOSFET y múltiples entradas analógicas con tensiones de -12 a 12 V, con predivisor opcional, que permite la conexión directa y el control de varios dispositivos analógicos (supervisores de tensión, corriente diferencial o temperatura).

Incluye memoria flash (hasta 1 Mb por dispositivo) con acceso aleatorio en 60 ns y rápido a 100 MHz en modo de prelectura. La memoria flash presenta un bus de datos, con ancho configurable de 8, 16 y 32 bits, y mecanismos de corrección de errores (ECC), capaces de reparar errores de 1 bits y detectar errores de 2.

Para aplicaciones sensibles al consumo, cuenta con modos de ultra baja potencia (sleep), diseñados para manejar actividades de supervisión de arranque y de secuenciado y configuración del encendido.

El fabricante dispone de entorno de diseño con herramientas de software, propiedad intelectual (IP) y diseños de referencia.

Se destina a aplicaciones de gestión de alimentación, carga inteligente de baterías, generación de reloj o control de motores.

Asignatura: EES.
Alumno: Juan José Núñez Ceballos
Reflexión: El amor de Dios se mostró en que su Hijo amado murio por usted y por mi con la intención de salvarnos[Ro5:8]

MOSFET de potencia que permiten aumentar la frecuencia de conmutación y reducir las pérdidas en convertidores DC-DC

STMicroelectronics anuncia dos MOSFET de potencia diseñados para aplicaciones en convertidores DC-DC. Los nuevos dispositivos, que usan la última versión de la tecnología STripFET™ de la compañía, ofrecen una conducción extremadamente baja y disminuyen las pérdidas de conmutación (hasta 3 W menos en un módulo regulador de tensión típico) con el objetivo de lograr la mínima 'figura de mérito' (FOM).

Además de elevada eficiencia, los nuevos MOSFET permiten que los circuitos operen con superiores frecuencias de conmutación lo que hace posible una reducción del tamaño de los componentes pasivos del circuito. Por ejemplo, un incremento del diez por ciento en la frecuencia de conmutación puede provocar una reducción del diez por ciento en los componentes pasivos requeridos por el filtro de salida.

El STD60N3LH5 y el STD85N3LH5 de 30 V son los primeros miembros de una nueva serie de dispositivos STripFET V que dotan de mejoras en rendimiento y eficiencia como resultado de una baja resistencia y la reducción de la carga de total de puerta.

Con carga de puerta (Qg) de sólo 8.8 nC y Rds(on) de 7.2 mΩ a 10 V, el STD60N3LH5 es la elección ideal como FET en convertidores step-down DC-DC no aislados. El STD85N3LH5, por su parte, se caracteriza por una Qg de 14 nC y Rds(on) de 4.2 mΩ se convierte en una solución óptima para como FET síncrono.

Ambos dispositivos se presentan en encapsulados DPAK e IPAK y próximamente también estarán disponibles otras opciones como SO-8, PowerFLAT 3.3x3.3, PowerFLAT 6x5 y PolarPAK®.

La tecnología STripFET se caracteriza por una 'densidad de celda equivalente' muy elevada y celdas de menores dimensiones para reducir drásticamente la resistencia-ON y las pérdidas, usando menos área de silicio. STripFET V es la última generación de esta tecnología que consigue una mejora del treinta y cinco por ciento en resistencia de silicio y área activa y una disminución del veinticinco por ciento en la carga total de puerta por área activa en comparación con la generación anterior.

Por lo tanto, los dos nuevos MOSFET de potencia son ideales para convertidores DC-DC en ordenadores portátiles, servidores, telecomunicaciones y aplicaciones de red.

Asignatura: EES.
Alumno: Juan José Núñez Ceballos.
Reflexión: El amor de Dios hacia usted no se basa en emociones[1Co13]

Mosfet de Potencia N-CH 150V 104A TO220 por Farnell Components

Mosfet de Potencia N-CH 150V 104A TO220

Farnell presenta el Mosfet de Potencia fabricado por International Rectifier. Los transistores MOSFET de potencia son ideales en las fuentes de alimentación conmutadas (FAC), por su baja resistencia en conducción y su capacidad para trabajar con altas corrientes.
El Mosfet de Potencia tiene una Resistencia activada de 11 mohm, opera en una temperatura de un rango de 55°C to +175°C, y un tipo de voltage de 150 V.


•Capacitancia y la Avalanche SOA Completamente caracterizado
•Resaltado Cuerpo diodo dV/dt y Capacidad dl/dt
•Alta eficiencia de rectificación síncrona en SMPS
• Sistema de alimentación ininterrumpida
•Alto poder de velocidad de conmutación
•Hard conmutada y Circuitos de Alta Frecuencia.
Asignatura: EES.
Alumno: Juan José Núñez Ceballos.
Reflexión: Dios le ama en gran manera[Jn3:16]

Avances MOSFET

High-side MOSFET driver

The MAX15054 is Maxim's new high-side MOSFET driver for high-voltage applications. The device provides a low-cost solution for HB (high-brightness) LED designs that require a buck or buck-boost topology, but lack the requisite high-side MOSFET driver. It enables designers to avoid the cost and complexity of a SEPIC topology by allowing the implementation of buck and single-inductor buck-boost topologies with the output referenced to ground in single-string and multistring LED drivers.

The driver features a very short (12 ns) propagation delay, as well as short rise and fall times due to its 2 A drive capability. Its dual UVLO (under-voltage lockout) feature protects the power MOSFET from damage in the event that the gate drive or supply voltage is too low. Due to its operation up to 60 V, the MAX15054 can be used by designers for automotive and HB LED illumination applications. It is also well suited for full- and half-bridge and two-switch forward converters in datacom, telecom and server applications. The part is available in a 2,9 x 2,8 mm, 6-pin SOT23 package, and is fully specified over the -40°C to +125°C automotive temperature range.

MOSFETs para una conversión de energía

Infineon ha ampliado el ámbito de aplicación de su cartera de potencia MOSFET OptiMOS mediante la introducción de una familia de 200 V y 250 V para dispositivos de rectificación sincrónica en los sistemas de 48 V, convertidores DC-DC, fuentes de alimentación ininterrumpida (SAI) y los inversores para las unidades de motor de corriente continua. Los dispositivos FOM característica muy buena (figura de mérito) y permitir que los niveles de eficiencia global superior al 95%. Se ofrecen muy poca resistencia al estado, que se traduce en pérdidas de baja potencia en aplicaciones de alta corriente. Puerta de carga de baja contribuye a la baja y las pérdidas de cambio rápido de aplicaciones en modo conmutado, como convertidores DC-DC aislados para aplicaciones de telecomunicaciones.

Las características de funcionamiento de la OptiMOS 200 V y 250 V de la familia permite el uso de un paquete SuperSO8 Slim (5 x 6 x 1 mm) para aplicaciones que antes requerían voluminosos dispositivos D ² PAK (9 x 10 x 4,5 mm). Además, el uso de paquetes sin plomo como SuperSO8 proporciona un mejor comportamiento de conmutación de los niveles de eficiencia y alto.

Asignatura: E.E.S

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Ciclos de funcionamiento y ciclos de frenado usando MOSFET para motor CC

En el siguiente gráfico vemos de manera muy clara cuál es el circuito que seguirá la corriente para los casos (seleccionados al azar) de giro en avance – forward (arriba a la izquierda) y de retroceso – backward (abajo a la izquierda). Podemos apreciar con claridad cómo el motor asume una polaridad en un sentido de funcionamiento y cómo cambia el sentido de giro al invertir la conexión de positivo y negativo según la manera en que se activen los transistores indicados en color azul para cada caso correspondiente. Los potenciales de operación se indican con la sigla "Vo" y adquieren una determinadapolaridad de acuerdo a, como mencionamos antes, la activación oportuna de los transistores indicados en color azul.

En los motores de CC de imán permanente, como los que empleamos en este artículo, al interrumpir el suministro de energía, continúan girando de acuerdo a la inercia de los mecanismos que puedan tener acoplados a su eje. Es decir, si un motor posee un gran volante en su terminación mecánica, puede resultar que, al interrumpir la tensión de funcionamiento, la inercia del volante procure hacer girar el eje del motor muchas vueltas más y esto ocasione un movimiento indeseado de un determinado mecanismo. Por ejemplo, cuando se traslada una grúa puente a lo largo de una nave (galpón) y de repente se le interrumpe el suministro eléctrico o si se le corta la alimentación a los motores, la enorme inercia de tan extraordinaria estructura provocará que siga corriendo hasta el final del trayecto golpeando contra los parachoques de los extremos del recorrido. Quizás en su libre derrotero logre aminorar un poco la marcha gracias al rozamiento, pero sin un freno, aplicado de manera apropiada y a tiempo, el golpe puede ser muy duro al final del recorrido. En esta aplicación en particular (una grúa industrial) se utilizan motores AC, pero la comparación vale el ejemplo para demostrar la necesidad de un freno operativo en cualquier sistema mecánico lanzado en velocidad.

La forma de frenar un motor eléctrico lanzado en velocidad es provocando un cortocircuito o un puente eléctrico entre sus extremos de conexión. Al girar el eje mecánico de un motor de imán permanente se induce en sus bornes de conexión unafuerza electromotriz que depende de los parámetros constructivos del motor y de la velocidad que alcance el giro propuesto exteriormente. Es decir, el motor pasa a funcionar como generador eléctrico. Esta Vfem (tal como se indica en el diagrama anterior) puede ser anulada y/o bloqueada en forma controlada por los transistores de la ramas inferiores del puente H. Es decir, el frenado puede ser dominado a voluntadsi se aplica una señal PWM variable a los transistores encargados de controlar el frenado. Por el contrario, si la activación de los transistores es fija y directa, el frenado será aplicado en toda su capacidad. En estas circunstancias, los transistores realizan el trabajo duro de absorber la potencia que generan los motores durante el proceso de frenado y deben ser capaces de asimilarlo y disipar sin problemas el calor generado por esta energía.

Frenado regenerativo

Una forma útil e inteligente de aplicar un freno dentro de un puente H es lo que se conoce como frenado regenerativo. En lugar de provocar un puente eléctrico entre los bornes del motor, utilizando los transistores de las ramas inferiores del puente H, se aplica una técnica que permite utilizar la energía generada (Vfem) por el motor, en el momento en que ya no se desea seguir impulsando el sistema y se busca detener la marcha. Entonces, la energía que de otro modo se disiparía en los transistores en forma de calor puede utilizarse para recargar la batería durante el proceso de frenado. Cuando la tensión generada por el motor supera al voltaje de la batería en más de 1,4 Volts, se producirá una circulación de corriente que servirá para cargar la batería durante la operación del sistema.

La tensión de 1,4 Volts está justificada en que debe vencer la tensión de juntura de cada uno de los diodos que intervienen en el circuito. Por supuesto que este fenómeno dura un breve lapso de tiempo debido a que la propia circulación de corriente provoca un frenado inicial al motor, perdiendo velocidad y en consecuencia capacidad de generar energía. Luego, cuando ya no entregue una Vfem suficiente como para cargar la batería, se procede a efectuar un frenado tradicional, como vimos en el párrafo anterior, es decir, activando los transistores de las ramas inferiores del puente H. De este modo, podemos deducir que el frenado regenerativo no es tan eficaz desde el punto de vista mecánico, pero sí tiene una gran importancia desde el punto de vista eléctrico y funcional del sistema.

Una recuperación de tan sólo el 1% de la energía de un sistema de baterías correspondientes a un coche eléctrico puede significar un incremento importante en la autonomía final del vehículo. Mucho más relevante se vuelve aún un sistema de frenado regenerativo cuando se trabaja con vehículos impulsados por baterías que son cargadas conpaneles de energía solar. Para completar un diseño de alta performance, se podrían colocar optoacopladores en paralelo a los diodos encargados de hacer circular la energía de regeneración y detectar los momentos exactos en que dejan de conducir para dar paso al frenado convencional de manera inmediata. Los diodos de los optoacopladores dejarían de conducir al mismo instante y de este modo le indicarían al sistema de control que ya no hay recarga de batería por frenado que proceda a completar el frenado por activación de transistores.

Asignatura: E.E.S

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Puente H con MOSFET para motores CC

Hacer girar los motores impulsores de mecanismos como robots, máquinas herramientas (CNC) o cualquier otro sistema electromecánico que requiera de movimiento de piezas puede pensarse como una de las fases sencillas del desarrollo. El conocido y famoso "puente H" o "H bridge" siempre es la solución en sistemas donde el sentido de giro es una necesidad de operación. Sin embargo, el mundo real y físico nos presenta incontables dificultades a la hora de operar el puente H. Comenzando por la inercia del sistema mecánico, pasando por la velocidad de respuesta y terminando en el proceso de frenado y detención apropiados, encontramos la mayoría de los inconvenientes que han hecho abandonar a muchos entusiastas que se inician en el mundo de la robótica y la mecatrónica. Veamos juntos un poco de teoría y práctica de este dispositivo que moverá los motores en nuestros futuros montajes.

También conocido como "puente completo", adopta la letra H para su nombre debido a la forma que presenta dentro de un circuito esquemático simplificado, como el que vemos debajo. En la barra central se encuentra ubicado el motor y en cada "rama lateral" ascendente o descendente se ubican los conmutadores que, activados de manera apropiada, brindarán al sistema los movimientos necesarios para que el motor utilizado pueda girar en un sentido u otro. Por supuesto que una letra H del alfabeto no se escribe con las partes superior e inferior unidas, pero en líneas generales, la adopción de esta letra para invocar a este tipo de montaje y conexión es la más apropiada.

En los circuitos que vemos de manera habitual en la Web, encontramos que los elementos que se utilizan para conmutar la alimentación (y, de este modo, elegir el sentido de giro) poseen un nombre muy específico, a pesar de que cada desarrollador puede adoptar el que más práctico le resulte. Por ejemplo, "lado superior izquierdo" y "lado superior derecho" para las conexiones que nos unen al positivo de la alimentación, siendo por el otro conjunto, "lado inferior izquierdo" y "lado inferior derecho". Algunos se acostumbran mejor a los nombres en inglés y sus siglas, por ejemplo, High Side Left (HSL) y High Side Right (HSR), por mencionar como ejemplos las ramas altas de la H. De todos modos, más allá de cómo se denominen, lo importante es que existen cuatro interruptores que se deben manejar en forma apropiada para lograr los objetivos que el proyecto exige.
Para conectar el motor y hacerlo girar debemos activar las llaves de conmutación por pares opuestos en lo que respecta a lados y a posición (superior o inferior). Un error en la activación que permita la conexión de elementos superiores e inferiores de un mismo lado provocará una descarga muy rápida y abrupta de la batería que se esté utilizando o, en el peor de los escenarios, destruirá los elementos que forman las llaves conmutadoras. Como vemos en la imagen superior, para un giro seguro en uno de los dos sentidos, debemos cerrar SW1 y SW4, observando que SW2 y SW3 permanezcan abiertas (líneas rojas). En el caso inverso sería SW2 y SW3 cerradas, mientras que SW1 y SW4 deberán permanecer abiertas (líneas azules).

Reemplazando las llaves por transistores MOSFET

En la actualidad, para operar motores de CC permitiendo un funcionamiento de giro en ambos sentidos se utilizan, en la mayoría de los casos, circuitos con transistores MOSFET en lugar de las llaves genéricas SW1 a SW4 mencionadas con anterioridad. Algunos diseñadores prefieren utilizar transistores de canal P para los lados superiores y de canal N para los inferiores. La ventaja de este concepto de diseño es que las tensiones necesarias para activar los Gates de los transistores de canal P se podrán sacar directamente de la alimentación utilizada para el motor. Si por el contrario utilizamos transistores de Canal N en el lado superior de la H, la tensión necesaria para activar los Gates deberá provenir de un elevador de tensión que funcione por encima del valor nominal de alimentación del motor. Observemos la siguiente imagen para comprender este concepto:

Para obtener un sentido de giro determinado (cualquiera), tal como habíamos analizado en los ejemplos iniciales, los transistores MOSFET IRFZ44N mostrados en imagen deberán comportarse como verdaderas llaves conmutadoras. Tal como se desprende de la hoja de datos del transistor empleado, para que este tipo de transistor MOSFET de canal Nconduzca a pleno, ofreciendo la menor resistencia entre Drain y Source, la tensión de Gate respecto a Source deberá ser más positiva y el orden de los 2 a 4 Volts. Si asumimos que el transistor Q1 (en un sentido de giro) y Q3 (en el otro sentido de giro) ofrecen la mínima resistencia, el potencial de 12 Volts que alimenta los Drains respectivos pasará (según el giro seleccionado) hacia el motor, tal como muestra la figura superior.

Pero volviendo sobre la teoría, para que en el Source existan los 12Volts, en el Gate debemos aplicar una tensión entre los 14 y los 16 Volts, es decir, 2 a 4 Volts por sobre el Source. De lo contrario, la tensión necesaria para activar el transistor a la máxima conducción se descontará de la tensión de alimentación y al motor le llegarán 10 Volts o menos. De este modo, tendremos una máxima circulación de corriente a través de Drain – Source para hacer girar el motor al máximo, con una diferencia de potencial de 2 Volts o más entre estos dos terminales del transistor. Esto equivale, según la fórmula de potencia, que 2 Volts multiplicados por la máxima corriente del motor será una potencia que disipará en forma de calor en el transistor. Cuanto mayor sea la corriente para hacer funcionar el motor, mayor será el calor generado por los transistores, ergo, mayor será el tamaño de los disipadores. Esto, por supuesto, hablará muy mal del diseñador del circuito quien nunca comprenderá por qué calientan tanto los transistores de las ramas superiores. 

Como dijimos al principio, muchos diseñadores prefieren evitar estos inconvenientes utilizando transistores de canal P en las ramas superiores del puente H, pero ocurre que estos dispositivos son más caros y difíciles de conseguir que los de canal N. En estos casos, se recurre a trabajar la sección excitadora de los transistores de las ramas superiores con tensiones mayores a la tensión de alimentación del motor. ¿Cómo logramos esto? ¡Máxime aún si sólo disponemos de una batería de 12 Volts que se encargará de brindar la energía para nuestro robot! Muy sencillo, el MC34063A viene a nuestro rescate una vez más, entregando una tensión de 14 a 16 Volts (a partir de 12 Volts de entrada) mediante una configuración Step-Up. Con una muy sencilla y pequeña placa, obtendremos la tensión necesaria para activar de manera correcta los Gates de los MOSFET asegurando un funcionamiento pleno de los transistores con máxima potencia entregada al motor y menor disipación de calor en los encapsulados de los transistores.

Para una aplicación donde se utilice un único puente H, puede parecer un trabajo extra que no justifique la diferencia de costos respecto a la utilización de transistores de canal P. Sin embargo, por pequeña que pensemos una aplicación, siempre será necesario más de un sistema impulsor, sea en un vehículo, una grúa, una CNC, un brazo robótico o cualquier otro desarrollo mecánico motorizado. Por lo tanto, si se involucran muchos dispositivos de este estilo, el ahorro se hará muy evidente, sobre todo cuando se realicen construcciones seriales.

Asignatura: E.E.S

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MOSFET H-Bridge esquema y teoría de operación

Este H-Bridge utiliza transistores MOSFET principalmente para mejorar la eficiencia del puente.Cuando se usan transistores bipolares (transistores comunes) ellos tienen unvoltaje de saturación de aproximadamente 1v en la juntura colector-emisor cuando son activados (modo saturación).

Su nuestra fuente de alimentación fuese de 10v , estaríamos consumiendo 2v solamente en los dos transistores requeridos para controlar la dirección de un motor DC. Es decir, 20% de la potencia de mi fuente es consumida por los transistores generando simplemente mucho calor y obligándonos además a usar grandes disipadores. A diferencia de ello, los transistores MOSFETs poseen una resistencia entre Drenaje y Fuente (RDS) cuando son activados que rondan los 0.1 ohms (dependiendo del modelo).

Esto significa que en un ejemplo como el anterior y trabajando con una corriente de 4 amperes estaríamos perdiendo solo 0.4v por transistor (0.8v en total), lo cual representa una notable mejora en el rendimiento del puente.

Los MOSFETs trabajan mediante la aplicación de un voltaje en la Compuerta o Gate. Existen en dos tipos: N-Chanel (canal negativo – Q3 y Q5) y P-Chanel (canal positivo – Q2 y Q4). En el primer caso pasan a modo conducción (activado) mediante un voltaje positivo en la Compuerta y mediante un voltaje negativo para el segundo caso.

Algunos de los fabricantes de transistores MOSFETs son : MOTOROLA, International Rectifier, National Semiconductor y otros.

IMPORTANTE: Los MOSFETs son extremadamente sensibles a las corrientes estáticas pero aún más importante es el hecho que si su Compuerta es dejada sin conexión pueden llegar a autodestruirse.

La Compuerta es un dispositivo de muy alta impedancia (alrededor de 10Mohm) y un simple ruido eléctrico puede activarlo.

Las resistencias R3, R4, R6 & R8 han sido adicionadas para evitar que el MOSFET se autodestruya. Es muy importante instalar estas resistencia antes de instalar el MOSFET. Estas resistencia permitirán un comportamiento estable del MOSFET y además agregarán una protección contra la estática.

D1 a D4 desvían los picos de tensión negativa provocados por los motores evitando que afecten a los transistores. Algunos MOSFET ya tiene estos diodos construidos internamente, por lo que pueden no ser necesarios.

Q1 y Q6 son transistores NPN que controlan el accionamiento del motor DC.


Cuando A=0 y B=0, el motor para.
Q1 y Q6 pasan a estado de corte y también pasan a ese estado los MOSFET
Q2 y Q4 mediante R3 y R4respectivamente. Por lo que no hay circulación de
corriente a través del motor.


Cuando A=0 y B=1 (+5V), el motor girará hacia atrás.
Q1 y Q2 estarán al corte. Q6 se saturará a través de R2 lo cual enviará la compuerta de Q4 a masa saturándolo. El terminal (-) del motor se conectará a +12v a través de Q4 y a la vez que Q3 se saturará a través de R5. De esta forma el terminal (+) del motor se conectará a masa a través de Q3 lo cual a su vez manda al corte Q5 evitando un corto circuito.


Cuando A=1 y B=0 , el motor girará hacia adelante .
Q6 y Q4 estarán al corte. Q1 se saturará a través de R1 lo cual enviará la compuerta de Q2 a masa saturándolo. El terminal (+) del motor se conectará a +12v a través de Q2 y a la vez Q5 se saturará a través de R7. De esta forma el terminal (-) del motor se conectará a masa a través de Q5 lo cual a su vez manda al corte Q3 evitando un corto circuito.

Si A=1 y B=1 entonces todos los MOSFETs serán activados o saturados lo cual provocará que toda la corriente de la fuente de alimentación pase a través de ellos destruyéndolos.

El Led tricolor permitirá probar el circuito sin necesidad de conectar el motor. Se pondrá verde en una dirección y rojo en otra.

Los motores eléctricos producen una gran cantidad de ruido debido a las escobillas o carbones. También producen picos de tensión al parar y más especialmente al cambiar de dirección.

Mediante C1 y C2 se trata de suprimir al máximo los picos de ruido. Los picos negativos son suprimidos mediante D1, D2, D3 y D4. Mediante Z1 se mantienen limitados los picos positivos a no mas de 15v.

Es recomendable mantener la fuente de alimentación del motor separada de la alimentación de la parte electrónica o lógica. De lo contrario se deberán tomar severas medias para el filtrado de los ruidos para evitar inconvenientes no deseados.

Asignatura: E.E.S

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Mejoran eficiencia en MOSFET

MOSFET de potencia de ST fueron desarrollados para utilizarse en aplicaciones de alta eficiencia.

(EOL/Gustavo Martínez).- STMicroelectronics presentó recientemente su nueva línea de transistores MOSFET de potencia, construidos utilizando la segunda generación la tecnología MDmesh (Multiple Drain Mesh), propiedad de la compañía.

ST señaló que los nuevos dispositivos fueron desarrollados para utilizarse, entre otras aplicaciones, en fuentes de poder switcheadas, sistemas de corrección de factor de potencia y adaptadores de potencia, debido a que reducen sustancialmente el consumo de potencia, respecto a la primera generación MDmesh.

Como ejemplo de este rendimiento, ST aseguró que el MOSFET, STP25NM60N, un dispositivo de 600V, ofrece una eficiencia en el consumo de energía de 98%, entregando una potencia de carga de 250Watts.

Uno de los miembros de esta familia, el ofrece una eficiencia de 98% a 23Voltios de corriente alterna, con una salida de potencia de 250Watts, informó la compañía a manera de ejemplo.

La segunda generación de la tecnología MDmesh incluye una innovadora estructura de drenaje, implementada como un arreglo de particiones con tiras verticales de material tipo p, alineadas con las tiras tipo n de la fuente.
Esta nueva estructura se traduce en una reducción de 40% en la resistencia de encendido (RON), provocando a su vez una reducción significativa en el consumo de potencia del transistor.

Adicionalmente a esta reducción en las pérdidas de encendido, los nuevos MOSFET logran tener menores pérdidas por conmutación, gracias a un mejor control en las capacitancias intrínsecas del dispositivo.

Otra característica de esta nueva arquitectura es la posibilidad de manejar mayores corrientes, con menores tensiones VGS utilizadas en el control de los dispositivos, aseguró ST.

La nueva familia de MOSFET incluye 4 dispositivos de 500 voltios y 140mOhm, 4 de 500V y 380mOhm y 4 más de 600Vy 170mOhm, todos disponibles en diferentes versiones de empaquetado como TO-247, TO-220,TO-220FP y D2PAK/I2PAK.

MOSFET de potencia para aumentar la eficiencia en fuentes de alimentación

STMicroelectronics anuncia un nuevo MOSFET de potencia, el STV3000NH02L, desarrollado con una tecnología innovadora, ribbon-bonding que logra una Rds(on) típica de 800 micro-ohmios (0.8 mΩ), para reducir las pérdidas e incrementar la eficiencia en las fuentes de alimentación. Este nuevo dispositivo, de canal N, de elevada corriente, está particularmente indicado para fuentes de alimentación con configuración en paralelo, usadas para aumentar la fiabilidad del sistema en aplicaciones con servidores.

El nuevo transistor de 20 V, que también es ideal para reducir las pérdidas de rectificación secundaria en convertidores DC-DC de alta eficiencia, ofrece una excelente protección ante situaciones de cortocircuito, con un tiempo de desconexión muy bajo.
La configuración en paralelo de fuentes de alimentación suele ser utilizada para ofrecer redundancia en sistemas críticos o incrementar la capacidad. Originalmente, se usaron diodos para esta función, pero fueron reemplazados por MOSFET para lograr mayores prestaciones. Ahora, la mínima pérdida del STV300NH02L supone un nuevo paso adelante en la eficiencia de fuentes de alimentación.

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IRFZ44N MOS-FET (Metal–Oxide–Semiconductor – Field Effect Transistor) para PWM

Cuando necesitamos controlar cargas de manera variable, es decir, atenuando o incrementando su régimen de trabajo, de manera habitual se recurre a la modulación por ancho de pulsos (PWM, Pulse-Width Modulation). El control de velocidad de motores y la intensidad de iluminación incandescente (o de LEDs) son las aplicaciones por excelencia para el PWM. Pero, ¿qué es el PWM? ¿Y el IRFZ44N? En este artículo vamos a ver la forma más eficiente de controlar la velocidad de un motor o la intensidad de un grupo de luminarias con un transistor que no debe faltar entre los componentes esenciales de un experimentador como tú.

Una de las técnicas más efectivas para conectar o desconectar una carga a una fuente de energía eléctrica ha sido siempre la utilización de simples llaves interruptoras manuales, o un relé activado por un circuito de control muy sencillo. Utilizar otros elementos para este trabajo (por ejemplo, transistores), acarrean necesidades de cálculos de corrientes a conmutar, tensiones de trabajo, y otras variables que una llave o un relé resuelven sin inconvenientes ni consecuencias. Sin embargo, cuando la aplicación requiere el control variable de una carga, comenzamos a imaginar un reóstato enorme y gigante, capaz de manejar muchos amperios y con la capacidad de disipar grandes cantidades de temperatura. Por supuesto que así no se resuelve la situación sino que se emplea una técnica muy sencilla y práctica llamada PWM.

Pongamos como ejemplo que queremos hacer trabajar a un motor de 12Volts a la mitad de su régimen nominal. Lo primero que a muchos se le viene a la mente es aplicarle 6Volts de alimentación. Sin embargo, en la vida real, un motor de levalunas de coche, o un motor que impulsa una bomba de líquido refrigerante en una maquinaria, que debe tener su temperatura de trabajo controlada, no serían capaces de moverse del modo esperado al actuar de este modo. Muy por el contrario, quedarían inmóviles sufriendo un incremento notable de temperatura al ser atravesados por una corriente que no logra movilizar el eje en rotación debido a la carga que el motor tiene acoplada y debe impulsar. Si en cambio aplicamos por un pequeño lapso de tiempo la tensión de alimentación de 12Volts (la nominal de trabajo del motor del ejemplo), éste comenzaría a girar, o haría el intento de hacerlo, hasta volver a detenerse.

Si aplicamos muchos impulsos en forma reiterada, es decir, conectar – desconectar la alimentación varias veces en un segundo, el motor comenzaría a girar y por la propia inercia del sistema acoplado a su eje, se mantendría en marcha según el régimen de eventos de conexión – desconexión que le apliquemos durante un segundo. El método PWM basa su funcionamiento en este principio. En conectar de manera controlada y durante tiempos ajustables la alimentación, en este ejemplo a un motor, para de este modo poder variar la velocidad sin perder capacidad de tracción, o fuerza. También encontraremos algunos textos que utilicen el término "torque" para esta propiedad motriz. La mejor manera entonces es disponer de una llave o relé controlados de manera inteligente y que conecten – desconecten la carga muchas veces en un segundo. Pero, ¿cuántas veces es lo aconsejable?

En una aplicación de iluminación, si conmutamos (conectamos - desconectamos) la tensión de alimentación menos de 20 veces por segundo, podemos llegar a notar parpadeos molestos a la vista y en el caso de un motor quizás podamos observar o percibir, un accionar muy irregular cual si fuese a los golpes o con impulsos que pueden generar problemas mecánicos a largo plazo, además de entregar una marcha desagradable e incorrecta. Si en cambio elevamos la frecuencia de conmutación por encima de las 50 activaciones por segundo para lograr una marcha estable, caeremos en el problema de comenzar a generar sonidos audibles provocados por el bobinado del motor. Recuerda que el espectro de audición humana se establece entre los 20 ciclos por segundo y los 20 mil. (20Hz. – 20.000Hz.) Por supuesto que el bobinado de un motor no se comportará como un parlante o altavoz tan efectivo como para abarcar toda esta gama de frecuencias con absoluta fidelidad, pero existirán segmentos de resonancia donde algunas frecuencias hagan vibrar los bobinados más que otras, provocando un desagradable sonido que no debiera existir.

Si analizamos este razonamiento, llegamos a la conclusión que para obtener un funcionamiento suave, sin golpes, parpadeos ni sonidos extraños, debemos trabajar con frecuencias superiores a las que un bobinado de motor pueda "resonar". Estas frecuencias se ubican, en la mayoría de los casos, por encima de los 10Khz. Una vez encontrada la frecuencia apropiada de funcionamiento para nuestro sistema, observaremos que quizás sean demasiadas conexiones en un segundo para la velocidad mínima deseada. Digámoslo de este modo: es probable que el motor gire demasiado rápido y nosotros necesitemos una velocidad menor. Bajar la frecuencia de conmutación es impracticable porque comenzarían los ruidos, entonces, ¿qué opción nos queda?: El PWM. Variar el ciclo de trabajo de la señal conmutada que sirve de activación del sistema. Manipular el ancho del impulso de conexión a la carga.

De este modo, podemos trabajar con frecuencias tan altas como 10Khz. y obtener un ancho de impulso del 1% (o menor) de la señal. A medida que este ancho del impulso comienza a aumentar, la energía promedio que se entrega a la carga también lo hace, pudiendo ser calculada y controlada de manera muy precisa. En el caso de utilizar un microcontrolador, obtendremos mediante su programación, una secuencia de "unos" y "ceros" que respetarán una frecuencia fija pero que pueden tener un ciclo de trabajo variable. Este término, también conocido como Duty, hará variar el ancho del impulso de conexión para obtener así un funcionamiento controlado desde la detención absoluta hasta la marcha a máxima potencia. Para esto, dentro de la programación del microcontrolador, asignaremos una variable al ciclo de trabajo o duty, que será del tipo BYTE y podrá adquirir valores entre 0 y 255. Para un duty igual a cero, el motor estará detenido. Lo mismo que para un valor de 1 o 2. A pesar de ser impulsos enviados al motor que poseen su tensión nominal de trabajo y que se ejecutan a una frecuencia de más de 10Khz., no tendrán el ancho suficiente para entregar la energía necesaria que el motor necesitaría para comenzar a girar, o la luminaria comenzar a encender.

Si en cambio incrementamos el valor de la variable duty a 100, la relación será 100/255 = 0,392 = 39%. Con este nivel de energía aplicada al motor podemos llegar a alcanzar el esfuerzo suficiente como para movilizarlo y mantenerlo funcionando en un régimen aproximado al 40% de la velocidad máxima. Por otro lado, debemos tener en claro que al momento de realizar un programa dentro de un microcontrolador, el desarrollador puede dar marcha al sistema con un duty máximo (255) durante algunos instantes para obtener un arranque a máxima potencia para luego descender de manera suave y progresiva al 40% antes elegido, o también puede hacerlo de manera abrupta, de un instante a otro, aprovechando que no se notará una disminución brusca en la velocidad gracias a la inercia mecánica del sistema acoplado al eje del motor. Para el caso de una luminaria, esta variación brusca no podrá disimularse, pero si el arranque a un duty máximo es lo suficientemente corto, el fenómeno no alcanzará a notarse. De todos modos, en el caso de las luminarias siempre será deseable iniciar con baja potencia para luego incrementarla, es decir, a la inversa de los motores eléctricos. Por lo tanto, el PWM es una herramienta que posee el desarrollador/programador para variar el régimen de trabajo de motores o luminarias con la mayor eficiencia posible.

Para el tipo de conmutación mencionado hasta aquí y para obtener un funcionamiento satisfactorio a una frecuencia tan elevada, una llave mecánica o un relé se vuelven imposibles de utilizar. Es aquí donde hace su presentación el IRFZ44N. ¿Qué es el IRFZ44N? Es un transistor de tecnología MOS-FET (Metal–Oxide–Semiconductor – Field Effect Transistor) que posee destacadas características que lo hacen ideal para este tipo de aplicaciones. Queremos también aclarar que PWM se puede realizar con transistores bipolares (NPN - PNP), con tiristores, triacs, o IGBT según la conveniencia de la aplicación, es decir, el PWM no se hace sólo con un transistor MOS-FET como veremos ahora sino que puedes encontrar aplicaciones que utilizan sistemas electrónicos de conmutación muy variados y como mencionamos antes, ajustables a las necesidades de la aplicación.

Entre las características más destacadas de este transistor encontramos que es capaz de manejar corrientes de hasta 50 Amperes ofreciendo una resistencia tan baja como 0,017 Ohms. Esto permite un régimen de trabajo extraordinario ya que trabajando al máximo de sus posibilidades no desarrollará una potencia mayor a los 45 Watts. Nada extraordinario para un generoso disipador que pueda irradiar el calor generado por semejante corriente circulando a través del dispositivo. Para que tengas una idea, trabajando con 12 Volts, una lámpara incandescente de 100W consumirá 8,33 Amperes. Es decir, la sexta parte de sus posibilidades extremas y claro está, a 100W, es decir, a la potencia máxima o a un duty de 255.

Una sencilla y práctica explicación del funcionamiento de un transistor MOS-FET puede resumirse a comprender el comportamiento de la circulación de corriente dentro del transistor. Al aplicar una determinada tensión sobre la compuerta, puerta o Gate (positiva respecto a GND), se genera dentro del transistor un campo eléctrico que permite la circulación de corriente entre el terminal identificado como Drain y el terminal Source. Tan simple como eso. Al aplicar tensión al Gate, el campo eléctrico aporta huecos o lagunas, hecho que favorece y activa la circulación de electrones entre Drain y Source. Cuando la tensión en Gate se interrumpe o se coloca a un bajo potencial, la corriente entre Drain y Source se interrumpe. Tenemos de este modo una llave electrónica comandada por tensión (no por corriente, atentos a este punto) que no tendrá inconvenientes en conmutar a frecuencias tan altas como las que necesitamos para controlar una carga.

La tensión mínima de Gate para que el transistor comience a conducir (según su hoja de datos que encontrarás al final del artículo) está ubicada entre 2 y 4 Volts mientras que la máxima tensión aplicable respecto al terminal Source, es de 20 Volts. Con 10 Volts de tensión sobre el Gate el transistor alcanza la mínima resistencia entre Drain y Source. Si se sobrepasa la tensión Vgs (tensión de Gate respecto a Source) máxima de 20 Volts el transistor se rompe y si no se alcanza la tensión mínima de 2 a 4 Volts, el transistor no entra en conducción. Una situación a destacar es que si trabajamos siempre con 5 Volts, estaremos sobre el límite de activación del transistor, mientras que si trabajamos con mayor tensión sobre el Gate lograremos un mejor desempeño con menor disipación de calor al ofrecer menor resistencia a la circulación de corriente entre Drain y Source.

Otro de los detalles importantes a considerar en un diseño que utilice PWM con un MOS-FET es el manejo de los tiempos y las formas de los flancos de subida y bajada de la señal aplicada al Gate. No respetar con fidelidad la forma de onda con la que se debe activar el Gate de un MOS-FET puede llevarte a disipaciones anormales de temperatura y funcionamientos al límite de los márgenes de seguridad térmica. El circuito mostrado permite un óptimo trabajo del transistor. En cambio, si la alimentación desciende a 5 Volts (puede suceder por diseño) la resistencia de Gate debe bajar a valores entre 2,2 y 5 Ohm ya que la tensión de activación del Gate estará al límite de los valores mínimos de operación. Recuerda observar siempre la hoja de datos para lograr un diseño apropiado.

Asignatura: E.E.S

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Regulador en conmutación 5V 3A con mosfet

El regulador super-sencillo funciona muy bien pero ¿es posible mejorarlo? Quizás con un transistor mosfet mejoren sus características.

En principio hay que comprobar si con el diseño anterior es posible obtener una tensión adecuada a la salida del primer transistor como para activar la puerta del mosfet. Modificando un par de resistencias puedo obtener la tensión adecuada para activar un un mosfet de canal P, colocado en sustitución del BD136. Como su resistencia en ON es muy baja mejora el funcionamiento en general, y me permite corrientes de salida mucho más altas que un transistor bipolar.
Este es el esquema del regulador adaptado para usar el mosfet:

He bajado la frecuencia de conmutación a unos 25Khz aumentando el valor del condensador de 2,2 nF a 6,8 nF. Así obtengo mejor resultado, aunque quizás haya que aumentar la inductancia de la bobina de salida, no he hecho pruebas en este aspecto. No he medido un rizado apreciable. El diodo 1N5819 es necesario cambiarlo por 1N5822 si se va a trabajar con corrientes de salida altas, y el hilo de la bobina ha de soportarlas también sin calentarse ni producir mucha caída de tensión.

El diodo zéner original de 5,6V lo he sustituido por un zéner de 5,1 en serie con un diodo convencional de 1N4148 para conseguir una referencia de 5,8V y compensar así la tensión Vbe del BC337 que hacía que la salida fuese siempre más baja que la referencia. Esto es también aplicable al circuito original.

Esta es el prototipo montado en plan "araña" para probar los valores de los componentes, las tensiones y las formas de onda en distintos puntos del circuito.

He bajado la frecuencia de conmutación a unos 25Khz aumentando el valor del condensador de 2,2 nF a 6,8 nF. Así obtengo mejor resultado, aunque quizás haya que aumentar la inductancia de la bobina de salida, no he hecho pruebas en este aspecto. No he medido un rizado apreciable. El diodo 1N5819 es necesario cambiarlo por 1N5822 si se va a trabajar con corrientes de salida altas, y el hilo de la bobina ha de soportarlas también sin calentarse ni producir mucha caída de tensión.
El diodo zéner original de 5,6V lo he sustituido por un zéner de 5,1 en serie con un diodo convencional de 1N4148 para conseguir una referencia de 5,8V y compensar así la tensión Vbe del BC337 que hacía que la salida fuese siempre más baja que la referencia. Esto es también aplicable al circuito original.

Esta es el prototipo montado en plan "araña" para probar los valores de los componentes, las tensiones y las formas de onda en distintos puntos del circuito.

De izquierda a derecha: osciloscopio, en A (arriba) tensión de salida 5V/división, en B (abajo) tensión en la puerta del mosfet 5V/división, amperímetro de la salida 707mA y voltímetro de salida 4,88V. Detrás la fuente de alimentación variable puesta a 13V y a la derecha un enorme potenciómetro de 10 Ohmios y muchos watios que uso de carga variable. Entre la marabunta de puntas de prueba el montaje de la fuente.

Esta es la lista de componentes:

-1 Resistencia 1/4 W 3K3 5%
-1 Resistencia 1/4 W 100 5%
-1 Resistencia 1/4 W 1K 5%
-1 Diodo zener de 5,1V 400mW
-1 Diodo 1N4148
-1 Condensador cerámico de disco de 5,6nF
-1 Condensador cerámico de disco de 6,8nF
-1 Diodo schotky 1N5819 para 1A ( yo he usado 1N5822 para 3A, que es lo que tenía a mano).
-1 Transistor NPN BC337
-1 Transistor Mosfet canal P IRF9530 (Es lo que tenía a mano...)
-1 Bobina de choque de 470 microhenrios
-2 Condensador electrolítico de 100 microfaradios 25V
-Un pedacito de circuíto impreso
-Un radiador, si se usa para más de 500mA

El resultado es que absorbe de la fuente 220 mA a 12V (2,64W) cuando entrega 478 mA a 4,95V (2,366W). He hecho pruebas alimentando con hasta 24V y hasta 3A de salida en 5V y a penas hay 200mV de variación de la salida, y apenas se aprecia el calentamiento del mosfet. Por debajo de 11V no trabaja bien porque son necesarios 10V en la puerta del mosfet para que conmute totalmente con corrientes altas. Aunque la regulación no es muy buena puede servir como paso previo para reducir una tensión muy alta hasta el valor mínimo aceptable por un LM78xx y reducir así la disipación total y la pérdida de energía.

Esto es todo. Modificando los componentes es posible darle más estabilidad o mayor rendimiento. Yo he escogido unos que, aunque no regula muy bien, funciona en un margen de tensión muy amplio. No está nada mal poder bajar de 24V a 5V con 3A sin perder apenas energía en general calor...

Asignatura: E.E.S

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