Gonilnik enosmernega motorja z močnimi mosfeti [PWM krmiljenje, 30A polovični most]: 10 korakov

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-13 06:58

Glavni vir (Prenesite Gerber/Naročite tiskano vezje):

Korak 1:

Enosmerni motorji so povsod, od hobi aplikacij do robotike in industrijskih področij. Zato obstaja široka uporaba in povpraševanje po primernih in zmogljivih gonilnikih enosmernega motorja. V tem članku se bomo naučili zgraditi eno. Upravljate ga lahko z mikrokrmilnikom, Arduinom, Raspberry Pi ali celo samostojnim generatorjem čipa PWM. Z ustreznimi hladilnimi in hladilnimi metodami lahko to vezje prenese tokove do 30A.

[1]: Analiza vezja Srce vezja je gonilniški čip IR2104 MOSFET [1]. To je priljubljen in uporaben gonilnik IC za MOSFET. Shematski diagram vezja, prikazan na sliki-1.

2. korak: Slika-1, Shematski diagram zmogljivega gonilnika enosmernega motorja

3. korak:

Glede na podatkovni list IR2104 [1]: "IR2104 (S) so visokonapetostni, hitri napajalni MOSFET in gonilniki IGBT z odvisnimi visokimi in nizkimi stranskimi referenčnimi izhodnimi kanali. Zaščitena tehnologija HVIC in CMOS z zapiranjem omogočajo robustno monolitno konstrukcijo. Logični vhod je združljiv s standardnim izhodom CMOS ali LSTTL, do logike 3,3 V. Izhodni gonilniki imajo visoko impulzni tok, ki je zasnovan za minimalno navzkrižno prevodnost gonilnika. Plavajoči kanal se lahko uporablja za pogon N-kanalnega MOSFET-a ali IGBT v konfiguraciji visoke strani, ki deluje od 10 do 600 voltov. IR2104 poganja MOSFET-e [2] v polpremostitveni konfiguraciji. Z visoko vhodno kapacitivnostjo MOSFET -ov IRFP150 ni težav. To je razlog, zakaj so gonilniki MOSFET, kot je IR2104, koristni. Kondenzatorja C1 in C2 se uporabljata za zmanjšanje hrupa motorja in EMI. Največja dopustna napetost MOSFET je 100V. Zato sem uporabil vsaj 100V kondenzatorje. Če ste prepričani, da vaša obremenitvena napetost ne presega praga (na primer 12V enosmerni motor), lahko na primer zmanjšate napetosti kondenzatorjev na 25V in namesto tega povečate njihove kapacitivne vrednosti (na primer 1000uF-25V). Zatič SD se je s 4,7K uporom izvlekel. Nato morate za aktiviranje čipa uporabiti napetost logičnega nivoja v stanju dinamičnega ravnovesja. PWM impulz morate vbrizgati tudi na vhod IN.

[2]: PCB plošča

Shema sheme, prikazana na sliki-2, na tiskanem vezju. Zasnovan je tako, da zmanjša hrup in prehodnost ter tako pomaga stabilnosti naprave.

Korak 4: Slika-2, Oblikovana postavitev tiskanega vezja za shemo gonilnika motorja

Nisem imel odtisa tiskanega vezja in shematskih simbolov komponent IR2104 [1] in IRFP150 [2]. Zato uporabljam simbole, ki jih ponuja SamacSys [3] [4], namesto da bi izgubljal čas in oblikoval knjižnice iz nič. Uporabite lahko »iskalnik komponent« ali vtičnik CAD. Ker sem za risanje sheme in tiskanega vezja uporabil Altium Designer, sem neposredno uporabil vtičnik SamacSys Altium [5] (slika-3).

5. korak: Slika-3, Knjižnice izbranih komponent za IR2104 in IRFN150N

Slika 4 prikazuje 3D pogled na tiskano vezje. 3D pogled izboljša postopek pregleda plošče in postavitve komponent.

Korak 6: Slika-4, 3D pogled na ploščo gonilnika motorja

[3] Montaža Torej sestavimo in zgradimo vezje. Pravkar sem uporabil pol-domačo PCB ploščo, da sem lahko hitro sestavil ploščo in preizkusil vezje (slika-5).

7. korak: Slika-5, prvi prototip zasnove (na pol-domači PCB), pogled od zgoraj

Po branju tega članka ste 100% prepričani o resničnem delovanju vezja. Zato naročite tiskano vezje pri profesionalnem podjetju za izdelavo tiskanih vezij, kot je PCBWay, in se zabavajte s spajkanjem in sestavljeno ploščo. Slika 6 prikazuje pogled od spodaj na sestavljeno PCB ploščo. Kot lahko vidite, nekatere sledi niso bile popolnoma pokrite s spajkalno masko. Razlog je v tem, da lahko te skladbe nosijo veliko količino toka, zato potrebujejo dodatno bakreno podporo. Običajna skladba iz tiskanega vezja ne prenese velike količine toka in se bo sčasoma segrela in zgorela. Če želite premagati ta izziv (s poceni metodo), morate na nepokrita območja spajkati debelo golo bakreno žico (slika 7). Ta metoda izboljša trenutne prenosne zmogljivosti proge.

8. korak: Slika-6, pogled od spodaj na prototip PCB plošče, nepokrite sledi

9. korak: Slika-7, debela gola bakrena žica

[4] Preizkus in meritve Priloženi videoposnetek YouTube prikazuje dejanski preizkus deske z enosmernim motorjem za brisanje vetrobranskega stekla kot obremenitvijo. PWM impulzu sem priskrbel funkcijski generator in pregledal impulze na žicah motorja. Pokazala se je tudi linearna povezava trenutne porabe tovora z obratovalnim ciklom PWM.

[5] Predmet gradiva

Tabela 1 prikazuje kosovnico materiala.

10. korak: Tabela-1, Okvirni material

Reference [1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: Vir (Gerber Download/Naročanje tiskanega vezja)