Upravljački program istosmjernog motora pomoću napajanja Mosfets [PWM kontrolirano, 30A polupremostaj]: 10 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

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 ili čak samostalnog PWM generatorskog čipa. Korištenjem odgovarajućih hladnjaka i metoda hlađenja, ovaj krug može podnijeti struje do 30A.

[1]: Analiza kola Srce kola je čip upravljačkog programa MOSFET IR2104 [1]. To je popularan i primjenjiv MOSFET upravljački sklop. Shematski dijagram kola prikazan na slici-1.

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

Korak 3:

Prema podatkovnom listu IR2104 [1]:”IR2104 (S) su visokonaponski MOSFET i IGBT upravljački programi velike brzine sa ovisnim izlaznim kanalima na visoku i nisku stranu. Zaštićene HVIC i CMOS tehnologije sa zasunima omogućuju robusnu monolitnu konstrukciju. Logički ulaz je kompatibilan 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 provodljivost upravljačkog programa. 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 da sam koristio barem kondenzatore nominalne snage 100V. Ako ste sigurni da vaš napon opterećenja ne prelazi prag (na primjer 12V DC motor), tada možete smanjiti napone kondenzatora na primjer na 25V i umjesto toga povećati njihove kapacitivne vrijednosti (na primjer 1000uF-25V). SD pin je povučen prema dolje sa 4,7K otpornikom. Zatim morate primijeniti stacionarni napon logičkog nivoa na ovaj pin da biste aktivirali čip. Morate ubrizgati svoj PWM impuls i na IN priključak.

[2]: PCB ploča

Shema šeme PCB-a prikazana je na slici-2. Dizajniran je na način da smanji buku i prolaznost kako bi pomogao stabilnosti uređaja.

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

Nisam imao otisak PCB -a i shematske simbole komponenti IR2104 [1] i IRFP150 [2]. Stoga koristim simbole koje pruža SamacSys [3] [4], umjesto da gubim vrijeme i dizajniram biblioteke 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] MontažaPa konstruirajmo i izgradimo krug. Upravo sam koristio polu-kućnu PCB ploču da bih mogao brzo sastaviti ploču i testirati krug (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 kola. Zato naručite PCB profesionalnoj kompaniji za proizvodnju 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 u tome što ove staze mogu nositi značajnu količinu struje, pa im je potrebna dodatna bakrena podrška. Normalna ploča sa PCB -om ne može tolerirati 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] Testiranje i mjerenjeDostupni YouTube video prikazuje stvarni test ploče sa 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

Tabela-1 prikazuje materijal.

Korak 10: Tabela-1, Okvirni materijal

Reference [1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: Izvor (Gerber preuzimanje/naručivanje PCB -a)