Hola Encarpa, el programita del pwm, esta con 2 pulsadores... asi que si te calienta el mosfey, creo casi con seguridad, que no le estas enviando una señal digital (ceros y unos) en pwm, sino una señal de tension variable como dices de 0 a 4,5 voltios, con lo cual, el mosfet esta disipando potencia....
recien miro tu circuito, y justamente NO es PWM, es solo una salida de tension variable, son amplificadores operacionales...., por lo cual no trabaja en corte/saturacion--->>> calienta!
suerte
Norberto