Usar MOSFET como interruptor digital con Arduino y IRF520N


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¿Qué es un MOSFET IRF520N?

El IRF520N es un modelo muy común de transistor MOSFET que podemos emplear para alimentar cargas a tensión e intensidad superiores a las que podemos proporcionar con las salidas de Arduino.

En la entrada anterior de transistores MOSFET en Arduino vimos en profundidad sus características y funcionamiento, y que podíamos usar el modo de corte y saturación para formar un interruptor controlado por corriente, con el que controlar grandes cargas.

Pero, como vimos, no todos los MOSFET son apropiados para su uso directamente con una salida de Arduino, dadas sus las limitaciones de tensión y corriente. El IRF520N no es el transistor MOSFET más indicado para emplear con Arduino.

La mayor ventaja del IRF520N es que existen placas comerciales que simplifican significativamente el montaje. Estas placas incluyen resistencias integradas, pines para conectar a Arduino y clemas de conexión para conectar la carga.

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En cuanto a las características eléctricas del IRF520N, el DataSheet indica que con una Vgs nominal de 10V puede alimentar una carga a tensiones de hasta 50V, proporcionando una intensidad máxima de 9.7A.

Sin embargo, al alimentar el Vgs con una salida de Arduino de tensión nominal 5V, el IRF520N proporciona una tensión de alimentación de 24V y una intensidad máxima de 4A. Los modelos de Arduino de 3.3V no pueden emplear un IRF520N sin preamplificación.

Para intensidades superiores a 1A es necesario añadir un disipador de calor.

Respecto a las aplicación en señales PWM, podemos usar el IRF520N en las salidas analógicas de Arduino, siempre que tengamos en cuenta que la conmutación supone un incremento de la potencia disipada en MOSFET, lo que requerirá que controlemos su temperatura y alimentar cargas menores si esta es excesiva.

Pese a estas limitaciones respecto a sus valores nominales, este tipo de placas proporcionan una forma sencilla de alimentar una carga de hasta 24V y 1A. Resultan muy cómodas para emplear en pequeños proyectos de electrónica o montajes rápidos. En una última instancia, en un montaje definitivo sustituiríamos estos componentes por nuestras propias etapas.

Para más información sobre etapas de mayor potencia en Arduino puedes consultar la entrada Transistores BJT en Arduino y Transistores MOSFET en Arduino

Precio

Podemos encontrar una placa comercial con un IRF520N para conectar por Arduino por 0.60€, en vendedores internacionales de eBay y AliExpress.

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Teniendo en cuenta que un transistor MOSFET IRF520N cuesta en torno a 0.25-0.30€ por unidad, sin contar la placa, resistencias y terminales de conexión, en general resulta más económico la placa comercial, sin tener en cuenta el tiempo que nos costaría montarlo.

Como hemos indicado, en un montaje definitivo o repetitivo analizaríamos hacer nuestro propio circuito. Pero como componente rápido para pruebas, estas placas comerciales son muy útiles y baratas.

Esquema de montaje

Incorporar este tipo de placas con IRF520N en nuestros proyectos no resulta difícil, solo necesitamos tener claro que es cada parte del componente y cuál es su función.

Así, encontramos dos partes diferenciadas.

  • Una fase primaria de baja potencia que recibe la señal desde Arduino y controla el estado del MOSFET.
  • Una fase secundaria de alta potencia que conecta la carga y la fuente de alimentación externa.

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En la fase primaria, simplemente conectamos la alimentación Vcc y GND de la placa a los pines 5V y GND de Arduino, respectivamente. Finalmente, conectamos el pin de señal a una salida digital o analógica de Arduino.

En el secundario, conectamos la carga a la clema de conexión indicada. En la otra clema conectamos la fuente de alimentación externa que alimentará la carga, con una tensión máxima de 24V.

Al usar varias fuente de tensión recordar poner siempre en común todos los GND. De lo contrario podríais dañar algún componente.

La conexión, vista desde Arduino, sería la siguiente, donde se ha representado la salida D9, pero podríamos haber elegido cualquier otra salida de Arduino.

arduino-mosfet-irf520n-montaje

Cuando la salida de Arduino se ponga a HIGH, la carga quedará conectada a la fuente de alimentación externa. Arduino solo tendrá que proporcionar la intensidad suficiente para saturar el MOSFET en los cambios de estado.

De esta forma, el IRF520N está comportándose de forma similar a un interruptor que nos permite encender o apagar la carga, y cuyo estado e controlado por la salida de Arduino.

Ejemplos de código

Los códigos de ejemplo son sencillos. Cualquiera de los códigos que hemos visto al tratar salidas digitales o salidas analógicas funcionaran con este montaje.

Por ejemplo, el siguiente código simplemente enciende y apaga la carga en intervalos de 5 segundos.

Si te ha gustado esta entrada y quieres leer más sobre Arduino puedes consultar la sección Tutoriales de Arduino

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Alberto Guitelman

Existen mosfet que puedan activar cargas de 220v AC?

luisllamas

En realidad sí, pero lo frecuente es usar un SSR. Mira esta entrada https://www.luisllamas.es/arduino-rele-estado-solido-ssr/

Pablo

Hola Luis. Para los que somos novatos ¿podrías explicar de donde obtienes los valores que pones en el siguiente párrafo, es decir, qué gráficas miras? Estoy mirando las gráficas pero no me concuerdan los datos y posiblemente las esté interpretando mal. » En cuanto a las características eléctricas del IRF520N, el DataSheet indica que con una Vgs nominal de 10V puede alimentar una carga a tensiones de hasta 50V, proporcionando una intensidad máxima de 9.7A. Sin embargo, al alimentar el Vgs con una salida de Arduino de tensión nominal 5V, el IRF520N proporciona una tensión de alimentación de 24V y… Read more »

luisllamas

No son preguntas tontas, de hecho son muy interesantes. 1) En primer lugar, la intensidad es 9.7A porque es el valor de intensidad nominal (recuadro en la primera página, arriba a la derecha). Entonces, ¿por qué en la gráfica aparece 38A? Porque en la gráfica te indican que es para un pulso de 20us (que listos eh!) De hecho, en las tres primeras filas del datasheet te indican que la corriente máxima para un Vgs de 10V, Tc 25ºC es de 9,7A para continuo, y 38A para un pulso. https://uploads.disquscdn.com/images/ea0d9b9067991d520a4ead54538309fdabc1e65e96c271cd3c8110c3e0ad33af.png 2) ¿Por qué 24V? Para eso tenemos la gráfica 8,… Read more »

Pablo

Muchísimas gracias por responder, me has ayudado mucho con tu explicación.

Un saludo

Antonio

Hola Luis. Quiero poner a funcionar von Arduino una bomba de 12 voltios que he comprado. No quiero que suelte un chorro muy potente. De qué forma controlo la potencia con Arduino para que el chorro sea corto. Estoy iniciándome con mi hijo en este mundo y queremos hacer un proyecto para el colegio.
Muchas gracias!

Oscar

Hola Luis. Gracias por todo el curro que lleva todo estos peazo de tutos. Para poder usar un interruptor digital como el que expones pero con una Due o Zero, o sea, a 3.3 v de nivel lógico, ¿Cuál sería el más apropiado?. En otro tutorial usas este mismo mosfet como interruptor digital para un laser de mayor amperaje que el que ofrece arduino uno. Y para las placas que te he comentado, cuál o que me aconsejas?. Lo dicho, gracias.

Santiago Esteban Gomez Hernadez

Muy buenas Luis, estoy montando un circuito para regular un sistema de refrigeración basado en placas peltier de 15 A. Tenía pensado utilizar un mosfet IRF530, he estado buscando una placa comercial (con los componentes integrados ). Pero solo encuentro de las IRF520, me podrías indicar donde comprarlas????

Saludos y recuerdos.