Pemacu Motor DC Menggunakan Power Mosfets [PWM Controlled, 30A Half Bridge]: 10 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Sumber Utama (Muat turun Gerber / Pesan PCB):

Langkah 1:

Motor DC ada di mana-mana, dari aplikasi hobi hingga robotik dan kawasan perindustrian. Oleh itu, terdapat banyak penggunaan dan permintaan untuk pemandu motor DC yang sesuai dan kuat. Dalam artikel ini, kita akan belajar membuatnya. Anda boleh mengawalnya menggunakan Mikrokontroler, Arduino, Raspberry Pi atau cip penjana PWM yang berdiri sendiri. Dengan menggunakan kaedah pendinginan dan penyejukan yang betul, litar ini dapat menangani arus hingga 30A.

[1]: Analisis Litar Jantung litar adalah cip pemacu IR2104 MOSFET [1]. Ia adalah IC pemacu MOSFET yang popular dan boleh digunakan. Gambarajah skematik litar ditunjukkan dalam rajah-1.

Langkah 2: Rajah-1, Diagram Skematik Pemandu Motor DC yang Berkuasa

Langkah 3:

Menurut lembar data IR2104 [1]:”IR2104 (S) adalah pemacu MOSFET voltan tinggi, kuasa berkelajuan tinggi dan IGBT dengan saluran output yang dirujuk sisi tinggi dan rendah yang bergantung. Teknologi CMOS HVIC dan sistem imun yang tepat membolehkan pembinaan monolitik yang lasak. Input logik serasi dengan output CMOS standard atau LSTTL, hingga logik 3.3V. Pemacu output mempunyai tahap penyangga arus nadi tinggi yang dirancang untuk konduksi silang minimum pemandu. Saluran terapung dapat digunakan untuk menggerakkan kekuatan N-channel MOSFET atau IGBT dalam konfigurasi sisi tinggi yang beroperasi dari 10 hingga 600 volt. " IR2104 mendorong MOSFET [2] dalam konfigurasi setengah jambatan. Tidak ada masalah dengan kapasitansi input tinggi IRFP150 MOSFET. Itulah sebab mengapa pemacu MOSFET seperti IR2104 berguna. Kapasitor C1 dan C2 digunakan untuk mengurangkan kebisingan dan EMI motor. Voltan MOSFET yang boleh diterima maksimum ialah 100V. Oleh itu, saya menggunakan sekurang-kurangnya kapasitor berkadar 100V. Sekiranya anda yakin bahawa voltan beban anda tidak melepasi ambang (misalnya motor DC 12V), maka anda boleh menurunkan voltan kapasitor menjadi 25V misalnya dan meningkatkan nilai kapasitansinya (misalnya 1000uF-25V). Pin SD telah ditarik ke bawah dengan perintang 4.7K. Kemudian anda mesti menggunakan voltan tahap logik keadaan tetap pada pin ini untuk mengaktifkan cip. Anda mesti menyuntikkan denyutan PWM anda ke pin IN juga.

[2]: Papan PCB

Susun atur PCB skema ditunjukkan dalam gambar-2. Ia direka dengan cara untuk mengurangkan kebisingan dan sementara untuk membantu kestabilan peranti.

Langkah 4: Gambar-2, Susun atur PCB yang Direka untuk Skema Pemandu Motor

Saya tidak mempunyai jejak PCB dan simbol skematik komponen IR2104 [1] dan IRFP150 [2]. Oleh itu, saya menggunakan simbol yang disediakan SamacSys [3] [4], bukannya membuang masa dan merancang perpustakaan dari awal. Anda boleh menggunakan "komponen carian mesin" atau plugin CAD. Kerana saya menggunakan Altium Designer untuk melukis skema dan PCB, saya secara langsung menggunakan pemalam SamacSys Altium [5] (gambar-3).

Langkah 5: Rajah-3, Perpustakaan Komponen Terpilih untuk IR2104 dan IRFN150N

Rajah-4 menunjukkan paparan 3D papan PCB. Paparan 3D meningkatkan prosedur pemeriksaan peletakan papan dan komponen.

Langkah 6: Gambar-4, Paparan 3D Papan PCB Pemandu Motor

[3] PerhimpunanJadi mari kita membina dan membina litar. Saya hanya menggunakan papan PCB separa buatan sendiri untuk dapat memasang papan dengan cepat dan menguji litar (rajah-5).

Langkah 7: Gambar-5, Prototaip Reka Bentuk Pertama (pada PCB Separa Buatan Sendiri), Paparan Teratas

Setelah membaca artikel ini, anda pasti 100% pasti mengenai operasi litar yang sebenarnya. Oleh itu, pesanlah PCB kepada syarikat fabrikasi PCB profesional, seperti PCBWay, dan bergembiralah dengan papan pematerian dan pemasangan anda. Rajah-6 menunjukkan pandangan bawah papan PCB yang dipasang. Seperti yang anda lihat, beberapa trek belum ditutup sepenuhnya dengan pelindung solder. Sebabnya ialah trek ini mungkin membawa arus yang banyak, jadi mereka memerlukan sokongan tembaga tambahan. Trek PCB biasa tidak boleh menahan arus yang tinggi dan akhirnya, ia akan menjadi panas dan terbakar. Untuk mengatasi cabaran ini (dengan kaedah yang murah), anda mesti memateri wayar tembaga yang tebal (gambar-7) di kawasan yang tidak ditutup. Kaedah ini meningkatkan keupayaan penghantaran trek semasa.

Langkah 8: Gambar-6, Paparan Bawah Prototaip Papan PCB, Lintasan yang Tidak Ditutup

Langkah 9: Gambar-7, Kawat Tembaga Tebal

[4] Ujian dan Pengukuran Video YouTube yang disediakan menunjukkan ujian sebenar papan dengan motor DC pengelap cermin depan kereta sebagai muatan. Saya telah menyediakan denyut PWM dengan generator fungsi dan memeriksa denyutan pada wayar motor. Juga, korelasi linear penggunaan semasa beban dengan kitaran tugas PWM telah menunjukkan.

[5] Bil Bahan

Jadual-1 menunjukkan bil bahan.

Langkah 10: Jadual-1, Bil Bahan Litar

Rujukan [1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: Sumber (Gerber Muat turun / Memesan PCB)