Līdzstrāvas motora draiveris, izmantojot barošanas Mosfets [PWM kontrolēts, 30A pus tilts]: 10 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Galvenais avots (lejupielādēt Gerber/pasūtīt PCB):

1. darbība:

Līdzstrāvas motori ir visur, sākot no hobiju lietojumiem līdz robotikai un rūpniecības zonām. Tāpēc tiek plaši izmantoti un pieprasīti piemēroti un jaudīgi līdzstrāvas motoru draiveri. Šajā rakstā mēs iemācīsimies to izveidot. Jūs varat to kontrolēt, izmantojot mikrokontrolleru, Arduino, Raspberry Pi vai pat atsevišķu PWM ģeneratora mikroshēmu. Izmantojot pareizas radiatora un dzesēšanas metodes, šī ķēde var izturēt strāvu līdz 30A.

[1]: Ķēdes analīze. Ķēdes sirds ir IR2104 MOSFET draivera mikroshēma [1]. Tas ir populārs un piemērojams MOSFET draivera IC. Shēmas shematiskā shēma, kas parādīta 1. attēlā.

2. darbība: 1. attēls, jaudīgā līdzstrāvas motora draivera shematiskā diagramma

3. darbība:

Saskaņā ar IR2104 datu lapu [1]: “IR2104 (S) ir augstsprieguma, ātrgaitas MOSFET un IGBT draiveri ar atkarīgiem augstas un zemas puses atsauces izejas kanāliem. Patentētas HVIC un fiksējošas CMOS tehnoloģijas nodrošina izturīgu monolītu konstrukciju. Loģiskā ieeja ir saderīga ar standarta CMOS vai LSTTL izeju līdz 3,3 V loģikai. Izejas draiveriem ir augsta impulsa strāvas bufera pakāpe, kas paredzēta minimālai vadītāja šķērsvadīšanai. Peldošo kanālu var izmantot, lai vadītu N-kanāla MOSFET vai IGBT jaudas konfigurāciju, kas darbojas no 10 līdz 600 voltiem.” IR2104 vada MOSFET [2] pustilta konfigurācijā. Nav problēmu ar augsto IRFP150 MOSFET ieejas kapacitāti. Šī iemesla dēļ ir noderīgi tādi MOSFET draiveri kā IR2104. Kondensatori C1 un C2 tiek izmantoti, lai samazinātu motora troksni un EMI. Maksimālais pieļaujamais MOSFET spriegums ir 100 V. Tāpēc es izmantoju vismaz 100 V kondensatorus. Ja esat pārliecināts, ka jūsu slodzes spriegums nepārsniedz slieksni (piemēram, 12 V līdzstrāvas motors), varat samazināt kondensatoru spriegumu līdz 25 V, piemēram, un palielināt to kapacitātes vērtības (piemēram, 1000uF-25V). SD tapa ir izvilkta ar 4,7K rezistoru. Tad, lai aktivizētu mikroshēmu, šai tapai jāpieliek stabila loģikas līmeņa spriegums. Jums arī jāinjicē PWM impulss IN kontaktam.

[2]: PCB plate

Shēmas shēmas PCB izkārtojums parādīts 2. attēlā. Tas ir veidots tā, lai samazinātu troksni un pārejošu, lai palīdzētu ierīces stabilitātei.

4. solis: 2. attēls, izstrādāts PCB izkārtojums motora draivera shēmai

Man nebija PCB nospieduma un IR2104 [1] un IRFP150 [2] komponentu shematiskie simboli. Tāpēc es izmantoju SamacSys piedāvātos simbolus [3] [4], nevis lieki tērēju laiku un noformēju bibliotēkas no nulles. Varat izmantot komponentu meklētājprogrammu vai CAD spraudni. Tā kā shēmas un PCB zīmēšanai izmantoju Altium Designer, es tieši izmantoju SamacSys Altium spraudni [5] (3. attēls).

5. darbība. Attēls-3, atlasītās komponentu bibliotēkas IR2104 un IRFN150N

4. attēlā parādīts PCB plates 3D skats. 3D skats uzlabo plates un komponentu izvietojuma pārbaudes procedūru.

6. solis: 4. attēls, motora vadītāja PCB plates 3D skats

[3] Montāža Tātad konstruēsim un izveidosim ķēdi. Es tikko izmantoju daļēji mājās gatavotu PCB plāksni, lai varētu ātri salikt plāksni un pārbaudīt ķēdi (5. attēls).

7. solis: 5. attēls, pirmais dizaina prototips (daļēji mājās gatavotā PCB), skats no augšas

Pēc šī raksta lasīšanas jūs esat 100% pārliecināts par ķēdes patieso darbību. Tāpēc pasūtiet PCB profesionālam PCB ražošanas uzņēmumam, piemēram, PCBWay, un izklaidējieties ar savu lodēšanas un samontēto plāksni. 6. attēlā parādīts samontētās PCB plāksnes skats no apakšas. Kā redzat, daži celiņi nav pilnībā pārklāti ar lodēšanas masku. Iemesls ir tāds, ka šīm sliedēm var būt ievērojams strāvas daudzums, tāpēc tām ir nepieciešams papildu vara atbalsts. Parasts PCB celiņš nevar paciest lielu strāvas daudzumu, un galu galā tas sasilst un sadedzina. Lai pārvarētu šo izaicinājumu (ar lētu metodi), uz nesegtajām vietām jāpielodē bieza kapara vara stieple (7. attēls). Šī metode uzlabo sliežu ceļa pašreizējo pārraides spēju.

8. solis: 6. attēls, PCB plates prototipa, nesegto sliežu ceļu skats no apakšas

9. solis: 7. attēls, bieza kapara vara stieple

[4] Pārbaude un mērīšana Piedāvātajā YouTube videoklipā ir parādīts tā dēļa faktiskais tests ar automašīnas priekšējā stikla tīrītāja līdzstrāvas motoru kā slodzi. Esmu nodrošinājis PWM impulsu ar funkciju ģeneratoru un pārbaudījis impulsus uz motora vadiem. Ir pierādīta arī slodzes pašreizējā patēriņa lineārā korelācija ar PWM darba ciklu.

[5] Materiālu saraksts

1. tabula parāda materiālu sarakstu.

10. solis: 1. tabula, ķēdes materiālu saraksts

Atsauces [1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: Avots (Gerber lejupielāde/PCB pasūtīšana)