Upravljački program istosmjernog motora pomoću napajanja s MOSFET -ovima [PWM kontrolirano, polupremosnik od 30A]: 10 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Glavni izvor (preuzmite Gerber/Naručite PCB):

Korak 1:

DC motori su posvuda, od hobi aplikacija do robotike i industrijskih područja. Stoga postoji široka upotreba i zahtjev za prikladnim i snažnim pogonima istosmjernih motora. U ovom ćemo članku naučiti kako ga izgraditi. Možete ga kontrolirati pomoću mikrokontrolera, Arduina, Raspberry Pi -a ili čak samostalnog čipa PWM generatora. Korištenjem odgovarajućih hladnjaka i metoda hlađenja, ovaj krug može podnijeti struje do 30A.

[1]: Analiza kruga Srce kruga je upravljački čip IR2104 MOSFET -a [1]. To je popularan i primjenjiv IC upravljački program za MOSFET. Shematski dijagram kruga prikazan na slici-1.

Korak 2: Slika-1, shematski dijagram snažnog pogona istosmjernog motora

3. korak:

Prema podatkovnom listu IR2104 [1]:”IR2104 (S) su visokonaponski MOSFET i IGBT upravljački programi velike brzine s ovisnim izlaznim kanalima na visoku i nisku stranu. Zaštićene HVIC i CMOS tehnologije s zasunima omogućuju robusnu monolitnu konstrukciju. Logički ulaz kompatibilan je sa standardnim CMOS ili LSTTL izlazom, sve do logike od 3,3 V. Izlazni upravljački programi imaju stupanj međuspremnika velike impulsne struje dizajniran za minimalnu unakrsnu vodljivost pogona. Plutajući kanal može se koristiti za pogon N-kanalnog MOSFET-a ili IGBT-a u konfiguraciji visoke strane koja radi od 10 do 600 volti.” IR2104 pokreće MOSFET-ove [2] u konfiguraciji s pola mosta. Nema problema s visokim ulaznim kapacitetom IRFP150 MOSFET -ova. To je razlog zašto su MOSFET upravljački programi poput IR2104 korisni. Kondenzatori C1 i C2 koriste se za smanjenje buke motora i EMI. Maksimalni tolerantni MOSFET napon je 100V. Tako sam koristio barem kondenzatore sa 100V nazivne vrijednosti. Ako ste sigurni da vaš napon opterećenja ne prelazi prag (na primjer 12V istosmjerni motor), tada možete smanjiti napone kondenzatora na primjer na 25V i umjesto toga povećati njihove vrijednosti kapaciteta (na primjer 1000uF-25V). SD pin je povučen prema dolje s 4,7K otpornikom. Zatim morate primijeniti stacionarni napon logičke razine na ovaj pin da biste aktivirali čip. Svoj PWM impuls morate ubrizgati i na IN priključak.

[2]: PCB ploča

Shema sheme prikazana na PCB-u prikazana je na slici-2. Dizajniran je na način da smanjuje buku i prolaznost kako bi pomogao stabilnosti uređaja.

Korak 4: Slika-2, Dizajnirani raspored PCB-a za shemu pogona motora

Nisam imao otisak PCB -a i shematske simbole komponenti IR2104 [1] i IRFP150 [2]. Stoga koristim simbole koje nudi SamacSys [3] [4], umjesto da gubim vrijeme i dizajniram knjižnice od nule. Možete koristiti "komponentnu tražilicu" ili CAD dodatak. Budući da sam koristio Altium Designer za crtanje sheme i PCB-a, izravno sam koristio dodatak SamacSys Altium [5] (slika-3).

Korak 5: Slika-3, Biblioteke odabranih komponenti za IR2104 i IRFN150N

Slika-4 prikazuje 3D prikaz PCB ploče. 3D prikaz poboljšava postupak pregleda ploče i postavljanja komponenti.

Korak 6: Slika-4, 3D prikaz PCB ploče upravljačkog programa motora

[3] Montaža Dakle, konstruirajmo i izgradimo krug. Upravo sam upotrijebio polu-domaću PCB ploču kako bih mogao brzo sastaviti ploču i testirati sklop (slika-5).

Korak 7: Slika-5, prvi prototip dizajna (na polu-domaćoj PCB-u), pogled odozgo

Nakon čitanja ovog članka, 100% ste sigurni u pravi rad kruga. Stoga naručite PCB profesionalnoj tvrtki za izradu PCB -a, poput PCBWay -a, i zabavite se sa svojim lemljenjem i sastavljenom pločom. Slika-6 prikazuje pogled sa donje strane sastavljene PCB ploče. Kao što vidite, neki tragovi nisu u potpunosti prekriveni maskom za lemljenje. Razlog je taj što bi ti tragovi mogli nositi značajnu količinu struje, pa im je potrebna dodatna bakrena potpora. Normalna ploča s PCB -om ne može podnijeti veliku količinu struje i na kraju će se zagrijati i izgorjeti. Da biste prevladali ovaj izazov (jeftinom metodom), morate lemiti debelu golu bakrenu žicu (slika-7) na nepokrivena područja. Ova metoda poboljšava trenutne prijenosne sposobnosti kolosijeka.

Korak 8: Slika-6, pogled odozdo na prototip PCB ploče, nepokrivene staze

Korak 9: Slika-7, debela gola bakrena žica

[4] Ispitivanje i mjerenjePriloženi YouTube video prikazuje stvarni test ploče s istosmjernim motorom brisača vjetrobrana u automobilu. Opskrbio sam PWM impuls generatorom funkcija i pregledao impulse na žicama motora. Također je pokazana linearna korelacija trenutne potrošnje opterećenja s radnim ciklusom PWM -a.

[5] Predmet materijala

Tablica-1 prikazuje popis materijala.

Korak 10: Tablica-1, Okvirni materijal

Reference [1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: Izvor (Gerber Download/Naručivanje PCB -a)