Proyecto 03 · Regulador PWM con NE555 y MOSFET

Dicho fácil

Para ir despacio en la moto hay dos maneras: dejar el acelerador a fondo y frenar al tiempo, o soltar el acelerador cada ratico. Con la primera vas despacio, sí, pero los frenos se calientan y todo se desgasta; con la segunda llegas a la misma velocidad sin quemar nada. Eso hace el PWM: en vez de estorbarle el paso a la corriente y convertir en calor lo que sobra, la prende y la apaga rapidísimo para entregar solo la potencia que le pediste.

De qué se trata

El tercer proyecto sube el nivel: un controlador PWM (modulación por ancho de pulso) con el integrado NE555 y un MOSFET de potencia. Sirve para regular la velocidad de un motor, el brillo de una luz o la temperatura de una resistencia, variando cuánta potencia entregas sin perderla en calor. Es la base de muchísimos controles modernos.

Qué es el PWM

PWM significa «modulación por ancho de pulso». En lugar de subir o bajar el voltaje, la señal se enciende y se apaga muy rápido, y lo que uno cambia es cuánto tiempo permanece encendida en cada ciclo: ese tiempo es el «ancho» del pulso.

Piensa en la estufa de gas: si la dejas prendida mucho rato y apagada poquito, la olla hierve; si la prendes a ratitos cortos, apenas se entibia. Es la misma llama, lo que cambia es el tiempo. Cuanto más ancho el pulso, más potencia entrega; cuanto más angosto, menos.

Cómo funciona el regulador

Imagínate a alguien parado en el interruptor de la sala, prendiendo y apagando el bombillo tan rápido que el ojo ya no alcanza a ver el parpadeo. La frecuencia es qué tan seguido mueve la mano; el duty es cuánto rato lo deja prendido en cada movida.

• El NE555 se configura como oscilador: es el que genera los pulsos.
• El potenciómetro de 50 kΩ, junto con los dos diodos 1N4148, ajusta el ancho del pulso, o sea el duty.
• El capacitor de 10 nF fija la frecuencia, es decir qué tan seguido se repiten esos pulsos.
• La salida del NE555 (pin 3) pasa por una resistencia de 100 Ω hasta la compuerta del MOSFET, y ese MOSFET es el que maneja la potencia real hacia la carga por las salidas OUT+ y OUT–.

Antes de comprarlo, mira la referencia exacta que aparece en el esquema del proyecto —en el esquema del libro sale escrito IRFZ9540, una referencia que no existe: la que se compra es el IRF9540, que es de canal P— y fíjate si es de canal N o de canal P, porque de eso depende cómo se conecta.

El MOSFET: identifica sus patas

El control remoto no le pasa corriente al televisor: con dos pilitas apenas le da la orden, y el televisor prende con lo suyo. En el MOSFET, la compuerta (G) es ese control —se maneja con casi nada de señal—, y por las otras dos patas, drenador (D) y surtidor (S), pasa la corriente de verdad.

El MOSFET es un transistor de potencia que conmuta grandes corrientes con casi nada de señal en la compuerta. Ubica sus tres patas antes de soldar: con las patas cambiadas de puesto, ese MOSFET no controla nada.

Materiales

• 1 integrado NE555.
• 1 resistencia de 1 kΩ y 1 resistencia de 100 Ω.
• 1 capacitor de 10 nF y 1 capacitor de 100 nF.
• 1 transistor MOSFET de potencia, el de la referencia que trae el esquema del proyecto.
• 1 potenciómetro de 50 kΩ.
• 2 diodos 1N4148.

Cuida el MOSFET

Es la misma chispa que te pega cuando te bajas del carro o tocas la nevera en tiempo seco. A ti apenas te asusta; a un MOSFET esa chispita lo puede dejar muerto sin que se le note nada por fuera.

Los MOSFET son sensibles a la estática y al calor. Agárralo por el cuerpo y nunca por las paticas, descárgate tocando algo metálico antes, no lo sobrecalientes al soldar y respeta el orden de sus patas (confírmalo en el datasheet de tu referencia).