Drejtuesi i motorit DC duke përdorur Mosfets të energjisë [PWM i kontrolluar, 30A Half Bridge]: 10 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

Burimi kryesor (Shkarkoni Gerber/Porositni PCB):

Hapi 1:

Motorët DC janë kudo, nga aplikimet për hobi në robotikë dhe zona industriale. Prandaj, ka përdorim dhe kërkesë të gjerë për drejtues të përshtatshëm dhe të fuqishëm të motorëve DC. Në këtë artikull, ne do të mësojmë të ndërtojmë një të tillë. Mund ta kontrolloni duke përdorur një Mikrokontrollues, një Arduino, një Raspberry Pi apo edhe një çip të pavarur gjenerues PWM. Duke përdorur një ngrohës të ngrohjes dhe metodat e ftohjes, ky qark mund të përballojë rrymat deri në 30A.

[1]: Analiza e qarkut Zemra e qarkut është një çip shofer IR2104 MOSFET [1]. Ashtë një IC i shoferit MOSFET popullor dhe i zbatueshëm. Diagrami skematik i qarkut të demonstruar në figurën 1.

Hapi 2: Figura-1, Diagrami Skematik i Drejtuesit të Fuqishëm të Motorit DC

Hapi 3:

Sipas fletës së të dhënave IR2104 [1]:”IR2104 (S) janë drejtues të tensionit të lartë, me shpejtësi të lartë MOSFET dhe IGBT me kanale dalëse të varura të larta dhe të ulëta të varura. Teknologjitë e pronarit HVIC dhe shul CMOS imunitar mundësojnë ndërtim monolit të thyer. Hyrja logjike është e pajtueshme me daljen standarde CMOS ose LSTTL, deri në logjikën 3.3V. Drejtuesit e daljes shfaqin një fazë tampon të impulsit të lartë aktual të krijuar për përcjelljen minimale të shoferit. Kanali lundrues mund të përdoret për të drejtuar një fuqi N-MOSFET ose IGBT në konfigurimin e lartë anësor i cili funksionon nga 10 në 600 volt. " IR2104 drejton MOSFET-et [2] në një konfigurim gjysmë-urë. Nuk ka asnjë problem me kapacitetin e lartë hyrës të MOSFETs IRFP150. Kjo është arsyeja pse drejtuesit e MOSFET si IR2104 janë të dobishëm. Kondensatorët C1 dhe C2 përdoren për të zvogëluar zhurmën e motorit dhe EMI. Tensioni maksimal i tolerueshëm i MOSFET është 100V. Kështu që kam përdorur të paktën kondensatorë të vlerësuar 100V. Nëse jeni të sigurt se voltazhi juaj i ngarkesës nuk kalon një prag (për shembull një motor DC 12V), atëherë mund të ulni tensionet e kondensatorëve në 25V për shembull dhe të rrisni vlerat e tyre të kapacitetit (për shembull 1000uF-25V). Pina SD është rrëzuar me një rezistencë 4.7K. Atëherë duhet të aplikoni një tension të nivelit logjik të gjendjes së qëndrueshme në këtë pin për të aktivizuar çipin. Ju gjithashtu duhet të injektoni pulsin tuaj PWM në kunjin IN.

[2]: Bordi i PCB

Paraqitja PCB e skemës e treguar në figurën 2. Shtë projektuar në një mënyrë për të zvogëluar zhurmën dhe kalimtare për të ndihmuar stabilitetin e pajisjes.

Hapi 4: Figura-2, Skema e dizajnuar e PCB-së për Skemën e Drejtuesit të Motorit

Unë nuk kisha gjurmë PCB dhe simbole skematike të përbërësve IR2104 [1] dhe IRFP150 [2]. Prandaj, unë përdor simbolet e ofruara nga SamacSys [3] [4], në vend që të humbas kohën time dhe të krijoj bibliotekat nga e para. Ju ose mund të përdorni "motorin e kërkimit të përbërësve" ose një shtojcë CAD. Për shkak se kam përdorur Altium Designer për të vizatuar skemën dhe PCB, kam përdorur drejtpërdrejt shtojcën SamacSys Altium [5] (figura-3).

Hapi 5: Figura-3, Bibliotekat e Zgjedhura të Komponentëve për IR2104 dhe IRFN150N

Figura-4 tregon një pamje 3D të tabelës PCB. Pamja 3D përmirëson procedurën e inspektimit të tabelës dhe vendosjen e komponentëve.

Hapi 6: Figura-4, një Pamje 3D e Pllakës së PCB-së së Shoferit Motor

[3] Asamble Pra, le të ndërtojmë dhe ndërtojmë qarkun. Unë sapo përdor një tabelë PCB gjysmë të bërë në shtëpi për të qenë në gjendje të montoj shpejt bordin dhe të testoj qarkun (figura-5).

Hapi 7: Figura-5, Prototipi i Parë i Dizajnit (në një PCB gjysmë të bërë në shtëpi), Pamja kryesore

Pasi të keni lexuar këtë artikull, jeni 100% i sigurt për funksionimin e vërtetë të qarkut. Prandaj porositni PCB -në një kompanie profesionale të fabrikimit të PCB -ve, siç është PCBWay, dhe argëtohuni me bordin tuaj të saldimit dhe montimit. Figura-6 tregon një pamje të poshtme të bordit të montuar të PCB. Siç mund ta shihni, disa këngë nuk janë mbuluar plotësisht me maskë ngjitëse. Arsyeja është se këto pista mund të mbajnë një sasi të konsiderueshme rryme, kështu që ata kanë nevojë për mbështetje shtesë prej bakri. Një pistë normale PCB nuk mund të tolerojë një sasi të lartë të rrymës dhe përfundimisht, ajo do të ngrohet dhe do të digjet. Për të kapërcyer këtë sfidë (me një metodë të lirë), duhet të lidhni një tel të trashë bakri të zhveshur (figura-7) në zonat e pambuluara. Kjo metodë rrit aftësinë aktuale të transmetimit të shiritit.

Hapi 8: Figura-6, një Pamje e Poshtëme e Prototipit të Bordit PCB, Gjurmët e Zbuluara

Hapi 9: Figura-7, një tela e trashë bakri e zhveshur

[4] Test dhe MatjeVidoja e siguruar në YouTube demonstron një provë aktuale të tabelës me motor DC të fshirësit të xhamit të makinës si ngarkesë. Unë kam siguruar pulsin PWM me një gjenerator funksioni dhe kam ekzaminuar pulsimet në telat e motorit. Gjithashtu, korrelacioni linear i konsumit aktual të ngarkesës me ciklin e punës PWM është demonstruar.

[5] Fatura e materialeve

Tabela-1 tregon faturën e materialeve.

Hapi 10: Tabela-1, Fatura e Materialeve të Qarkut

Referencat [1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: Burimi (Gerber Shkarkimi/Renditja e PCB -së)