DC motorvezérlő Power Mosfets használatával [PWM vezérelt, 30A félhíd]: 10 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Fő forrás (Gerber letöltése/PCB megrendelés):

1. lépés:

Az egyenáramú motorok mindenhol megtalálhatók, a hobbi alkalmazásoktól a robotikáig és az ipari területekig. Ezért széles körben használják és igénylik a megfelelő és nagy teljesítményű egyenáramú motor meghajtókat. Ebben a cikkben megtanulunk egyet építeni. Mikrokontroller, Arduino, Raspberry Pi vagy akár önálló PWM generátor chip segítségével vezérelheti. Megfelelő hűtőborda és hűtési módszerek alkalmazásával ez az áramkör 30A -ig terjedő áramokat képes kezelni.

[1]: Áramkör -elemzés Az áramkör szíve egy IR2104 MOSFET meghajtó chip [1]. Ez egy népszerű és alkalmazható MOSFET illesztőprogram IC. Az 1. ábrán bemutatott áramkör sematikus diagramja.

2. lépés: 1. ábra, a nagy teljesítményű egyenáramú motor meghajtójának sematikus diagramja

3. lépés:

Az IR2104 adatlapja szerint [1]: „Az IR2104 (S) nagyfeszültségű, nagy sebességű MOSFET és IGBT meghajtók, függő magas és alacsony oldali hivatkozott kimeneti csatornákkal. A szabadalmaztatott HVIC és reteszelt immunitású CMOS technológiák lehetővé teszik a masszív monolitikus konstrukciót. A logikai bemenet kompatibilis a szabványos CMOS vagy LSTTL kimenettel, egészen 3,3 V -os logikáig. A kimeneti meghajtók nagy impulzusáramú puffer fokozatot tartalmaznak, amely minimális meghajtó keresztirányú vezetést biztosít. Az úszócsatorna használható egy N-csatornás MOSFET vagy IGBT meghajtására a magas oldali konfigurációban, amely 10 és 600 volt között működik.” Az IR2104 félhíd-konfigurációban hajtja meg a MOSFET-eket [2]. Az IRFP150 MOSFET -ek nagy bemeneti kapacitásával nincs probléma. Ezért hasznosak az olyan MOSFET illesztőprogramok, mint az IR2104. A C1 és C2 kondenzátorokat a motor zajának és az EMI csökkentésére használják. A maximális tűrhető MOSFET feszültség 100V. Tehát legalább 100 V névleges kondenzátorokat használtam. Ha biztos abban, hogy a terhelési feszültsége nem haladja meg a küszöbértéket (például egy 12 V-os egyenáramú motor), akkor csökkentheti a kondenzátorok feszültségét például 25 V-ra, és növelheti a kapacitásukat (például 1000uF-25V). Az SD tüske 4,7K ellenállással lehúzódott. Ezután a chip aktiválásához egy állandó állapotú logikai szintű feszültséget kell alkalmaznia erre a csapra. A PWM impulzust is be kell fecskendeznie az IN érintkezőbe.

[2]: NYÁK -lap

A vázlat PCB elrendezése a 2. ábrán látható. Úgy tervezték, hogy csökkentse a zajt és átmeneti, hogy segítse az eszköz stabilitását.

4. lépés: 2. ábra: Tervezett NYÁK-elrendezés a motorvezérlő vázlatához

Nem rendelkeztem az IR2104 [1] és az IRFP150 [2] komponensek PCB lábnyomával és sematikus szimbólumaival. Ezért a SamacSys által biztosított szimbólumokat használom [3] [4], ahelyett, hogy időmet vesztegetném, és a könyvtárakat a semmiből tervezném. Használhatja a „komponens keresőmotort” vagy a CAD bővítményt. Mivel az Altium Designer segítségével rajzoltam a vázlatot és a PCB-t, közvetlenül a SamacSys Altium plugint használtam [5] (3. ábra).

5. lépés: 3. ábra: Az IR2104 és az IRFN150N kiválasztott komponenskönyvtárai

A 4. ábra a NYÁK lap 3D-s nézetét mutatja. A 3D nézet javítja a tábla és az alkatrészek elhelyezésének ellenőrzési eljárását.

6. lépés: 4. ábra, a motorvezérlő NYÁK-panel 3D nézete

[3] Összeszerelés Tehát építsük meg és építsük meg az áramkört. Éppen egy félig házi PCB lapot használtam, hogy gyorsan összeállíthassam a táblát és tesztelhessem az áramkört (5. ábra).

7. lépés: 5. ábra, a tervezés első prototípusa (félig házi PCB-n), felülnézet

A cikk elolvasása után 100% -ig biztos az áramkör valódi működésében. Ezért rendelje meg a NYÁK -t egy professzionális NYÁK -gyártó céghez, például a PCBWay -hez, és érezze jól magát a forrasztó és összeszerelt táblával. A 6. ábra az összeszerelt NYÁK lap alulnézetét mutatja. Amint láthatja, egyes műsorszámok nem voltak teljesen lefedve a forrasztómaszkkal. Ennek az az oka, hogy ezek a pályák jelentős mennyiségű áramot hordozhatnak, ezért extra réztartásra van szükségük. Egy normál NYÁK -sáv nem bírja a nagy áramot, és végül felmelegszik és megég. Ennek a kihívásnak a leküzdéséhez (olcsó módszerrel) vastag csupasz rézhuzalt (7. ábra) kell forrasztani a fedetlen területeken. Ez a módszer javítja a sáv jelenlegi átviteli képességét.

8. lépés: 6. ábra, a NYÁK-lemez prototípusának alulnézete, a fedetlen pályák

9. lépés: 7. ábra: vastag csupasz rézhuzal

[4] Teszt és mérés A mellékelt YouTube -videó bemutatja a tábla tényleges tesztelését az autó ablaktörlő egyenáramú motorjával, mint terheléssel. A PWM impulzust elláttam egy funkciógenerátorral, és megvizsgáltam a motorhuzalok impulzusát. Ezenkívül a terhelés áramfogyasztásának lineáris korrelációja a PWM terhelési ciklusával bizonyított.

[5] Anyagjegyzék

Az 1. táblázat az anyagjegyzéket mutatja.

10. lépés: 1. táblázat, Áramköri anyagok

Hivatkozások [1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: Forrás (Gerber letöltés/PCB megrendelés)