Transistores y PWM

Estoy un poco confundido acerca de este y no sé por dónde empezar. La idea es tener una señal PWM de microcontrolador o salida FPGA (5V o 3.3V mientras PWM es 100%), y luego usar un transistor para alimentar el ventilador que necesita 12V para funcionar.

Sé que necesito conectar las fuentes de alimentación del ventilador y la fuente de alimentación de FPGA (o μC) juntas. Después de eso, uso la resistencia en serie con el colector del transistor para limitar la corriente.

La parte que me está molestando es cómo conectar la base y el pin de salida PWM. ¿Qué valor de resistencia debo elegir si quiero que 3.3V sea 100%? ¿Y qué valor necesito si quiero que 5V sea 100%? Quiero decir, ¿cómo puedo "decirle" al transistor que 3.3V (o cualquier otro voltaje en el que estoy operando) es cuando necesita alimentar el ventilador al 100% de su capacidad?

Espero que puedas entender mi pregunta. Gracias por cualquier respuesta !!

Una señal PWM (de dos niveles) tiene dos estados: alto y bajo. Independientemente de si el suministro para su FPGA / MCU es de 5 V o 3.3 V, desea que el estado bajo se convierta en 0 V en su ventilador y el estado alto en 12 V en él (o viceversa). De esa manera, al variar el ciclo de trabajo de la señal PWM, podrá manejar el ventilador a lo largo de su rango de trabajo.

El transistor (que puede ser BJT o MOSFET) debe funcionar completamente apagado o completamente encendido, para disipar el mínimo posible. Si el suministro es de 12 V, no necesita ninguna resistencia en serie con el ventilador. El colector o drenaje del transistor se conectará directamente al ventilador. Además, use un diodo Schottky en paralelo con el ventilador, de modo que el cátodo esté en su nodo de +12 V y el ánodo esté en el colector o drenaje. El ventilador es una carga inductiva, y debe proporcionar una ruta para su corriente, una vez que apaga el transistor. De lo contrario, puede acumularse un voltaje excesivo en el colector / drenaje del transistor y puede dañarlo.

Suponga BJT: solo necesita una resistencia en serie con la base, para limitar la corriente de la base. Necesitamos saber cuánta corriente consume su ventilador, a 12 V (llamemos a eso$I_{fan}$), y también el $\beta$ de su transistor (la ganancia actual de $I_{base}$ a $I_{collector}$) Elija la resistencia de esta manera:

$R_1 = \dfrac{V_{supply}-0.7}{10*\dfrac{I_{fan}}{\beta}}$

$V_{supply}$ es 3.3 o 5. El factor 10 es tener suficiente margen para asegurarse de que el BJT nunca funcionará en la región lineal.

Veo que Telaclavo te ha dado una buena respuesta para un transistor bipolar. Así es como se vería con el tipo correcto de FET:

Para voltajes bajos como 12 V, hay disponibles FET que se encienden lo suficientemente bien con solo 5 V o incluso 3.3 V en la puerta. A veces se denominan FET de nivel lógico . La puerta se puede conducir directamente desde una salida digital CMOS.

El diodo es esencial para no dañar el FET. Un motor se verá inductivo, por lo que cuando intente apagarlo, elevará su voltaje a lo que sea necesario para mantener la corriente hasta que el voltaje inverso resultante eventualmente haga que la corriente llegue a 0. Esto a veces se llama retroceso inductivo . Sin el diodo, esa corriente de retroceso no tiene un lugar adonde ir y elevaría el drenaje del FET a un alto voltaje para que el FET finalmente se rompa y, por lo tanto, permita que la corriente fluya. Esto no es bueno para el FET. Un diodo Schottky es una buena idea aquí, ya que son rápidos y a bajo voltaje están fácilmente disponibles para las características adecuadas.

Si entiendo su pregunta correctamente, está buscando controlar la potencia a través de su ventilador usando PWM.

En ese caso, al tener un ciclo de trabajo del 100%, el transistor se encenderá y su ventilador se encenderá a 12V

http://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_4.html

Otro ángulo sobre este problema es usar un ventilador con una entrada PWM dedicada. Muchos proveedores ofrecen esto como una característica estándar.

En mi experiencia, a muchos ventiladores de CC sin escobillas no les gusta operar con una potencia de entrada cortada: no puede obtener un control preciso de las RPM. El uso de una entrada PWM dedicada le permite un control muy fino de la velocidad, y dado que está controlando una entrada digital (sin potencia de corte), solo necesita un MOSFET modesto y no necesita un diodo de sujeción.