Módulo de conmutación con MOSFET para sistema fotovoltaico
En este artículo describo la realización de un sencillo módulo de conmutación con MOSFET para sistema fotovoltaico a 12V controlado por una señal lógica generada por un microcontrolador o por un circuito digital . Este módulo puede ser usado para conectar o desconectar paneles fotovoltaicos, fuentes de alimentación o baterías. Este módulo hace parte del sistema didáctico de control para paneles fotovoltaicos que estoy desarrollando.
El conmutador en si mismo es un dispositivo muy simple y para ello se podría usar un relé. El inconveniente de usar un relé está en las elevadas corrientes que debe controlar y consecuentemente en el costo de un dispositivo de este tipo. Hagamos una estima aproximada de la corriente: la situación peor sería en el caso de usar la alimentación de la red eléctrica, con la batería en plena carga y con un consumo de la instalación elevado.
En mi sistema, la máxima corriente que la fuente de alimentación de 12V DC puede entregar es de 10A (120 Watt). En base al principio del “peor caso” es conveniente tener un buen margen de seguridad y por lo tanto el conmutador debe ser capaz de controlar corrientes de por lo menos el 50% más intensas de la máxima calculada, es decir: 15 A. Con corrientes de varios Ampers, el mejor modo es usar un semiconductor de potencia.
En mi proyecto he usado un transistor FET de potencia (MosFet de canal P) como se puede observar en el circuito de la figura. El MosFet es controlado por un transistor BC548 que mete a masa su puerta (gate) cuando es necesario que entre en conducción. El diodo en serie (del tipo Schottky) bloquea tensiones y corrientes en sentido opuesto. Por último, un led de señalación nos indica el estado del conmutador (en conducción o en corte).
Se pueden usar distintos tipos de MosFet y de diodos Schottky, lo importante es que sean en grado de dejar transitar una corriente elevada y que, en el caso de diodo, la caída de tensión sea lo mas pequeña posible (por eso se usa un diodo de tipo Schottky). El diodo MBR1660 permite, una corriente máxima de 16A continuos (25 de pico) con una caída de tensión en él entre 0,3V y 0,5V. El MosFet IRF5305PBF permite el pasaje de corrientes muy elevadas (hasta 30A). Tanto el diodo Schottky que he elegido como el MosFet son bastante económicos. Es necesario agregar disipadores de calor para el MosFet y para el diodo Schottky como se observa en los diseños y en las fotografías.
Para las entrada y la salida principales y también para la entrada de control he usado conectores con terminales de conexión por tornillo porque son muy cómodos para hacer el cableado, resistentes a corrientes elevadas y al mismo tiempo permiten de desconectar (y eventualmente reemplazar) la placa PCB fácilmente.
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