DC мотор драйвери Power Mosfetsти колдонот [PWM Controlled, 30A Half Bridge]: 10 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Негизги булак (Герберди жүктөө/ПКБга заказ кылуу):

1 кадам:

DC кыймылдаткычтары хоббиден робототехникага жана өнөр жай аймактарына чейин бардык жерде. Ошондуктан кеңири колдонуу жана ылайыктуу жана күчтүү DC мотор драйверлери үчүн суроо -талап бар. Бул макалада биз аны курууну үйрөнөбүз. Сиз аны Microcontroller, Arduino, Raspberry Pi же ал тургай PWM генераторунун чипи аркылуу башкара аласыз. Туура жылыткычты жана муздатуу ыкмаларын колдонуу менен, бул схема 30Ага чейинки токторду башкара алат.

[1]: Райондук анализ схеманын жүрөгү IR2104 MOSFET драйверинин чипи [1]. Бул популярдуу жана колдонулуучу MOSFET айдоочу IC. 1-схемада көрсөтүлгөн схеманын схемасы.

2-кадам: Figure-1, кубаттуу DC мотор драйверинин схемасы

3 -кадам:

IR2104 маалымат барагына ылайык [1]: "IR2104 (S)-бул жогорку чыңалуудагы, жогорку ылдамдыктагы кубаттуу MOSFET жана IGBT драйверлери, алар көз каранды жогорку жана төмөн жагына шилтеме берген чыгуу каналдары. Менчик HVIC жана ключтуу иммундук CMOS технологиялары бышык монолиттүү конструкцияны иштетет. Логикалык киргизүү 3.3V логикасына чейин стандарттык CMOS же LSTTL өндүрүмү менен шайкеш келет. Чыгуучу драйверлер минималдуу айдоочунун кайчылаш өткөрүмдүүлүгү үчүн иштелип чыккан жогорку импульстук ток буфердик стадиясына ээ. Калкып турган канал 10-нан 600 вольтко чейин иштей турган N-каналдык кубаттуулукту MOSFET же IGBTти башкаруу үчүн колдонулушу мүмкүн. IR2104 MOSFETтерди [2] жарым көпүрө конфигурациясында айдайт. IRFP150 MOSFETтин жогорку киргизүү сыйымдуулугу менен эч кандай көйгөй жок. IR2104 сыяктуу MOSFET драйверлеринин пайдалуу болушунун себеби. C1 жана C2 конденсаторлору мотордун үнүн жана EMIди азайтуу үчүн колдонулат. Максималдуу жол берилген MOSFETs чыңалуусу 100В. Ошентип, мен жок дегенде 100 В номиналдуу конденсаторлорду колдондум. Эгерде сиз чыңалууңуздун чыңалуусу босогодон өтпөй турганына ишенсеңиз (мисалы, 12 В DC мотору), анда конденсаторлордун чыңалуусун 25В чейин төмөндөтүп, анын ордуна алардын сыйымдуулугун жогорулатсаңыз болот (мисалы 1000uF-25V). SD пин 4.7K каршылыгы менен ылдый түштү. Андан кийин чипти иштетүү үчүн бул пинге туруктуу абалдын логикалык деңгээлинин чыңалуусун колдонуу керек. Сиз PWM импульсун IN пинге сайышыңыз керек.

[2]: PCB Board

Схеманын PCB макети фигура-2де көрсөтүлгөн. Бул түзүлүштүн туруктуулугуна жардам берүү үчүн ызы -чууну азайтуучу жана убактылуу.

4-кадам: Figure-2, мотор драйверинин схемасы үчүн иштелип чыккан PCB макети

Менде PC2 изи жана IR2104 [1] жана IRFP150 [2] компоненттеринин схемалык белгилери жок болчу. Ошондуктан мен SamacSysтин символдорун [3] [4] колдонуп, убактымды текке кетирүүнүн жана китепканаларды нөлдөн баштап долбоорлоонун ордуна. Сиз "компонент издөө системасын" же CAD плагинин колдоно аласыз. Мен Altium Designerди схеманы жана ПХБны тартуу үчүн колдонгонум үчүн, SamacSys Altium плагинин түз колдондум [5] (сүрөт-3).

5-кадам: Figure2, IR2104 жана IRFN150N үчүн тандалган компонент китепканалары

Figure-4 PCB тактасынын 3D көрүнүшүн көрсөтөт. 3D көрүнүшү тактаны текшерүү процедурасын жана компоненттерди жайгаштырууну жакшыртат.

6-кадам: Figure-4, мотор айдоочусу PCB тактасынын 3D көрүнүшү

[3] AssemblySo, келгиле, контурду куруп, куралы. Мен тактайды тез арада чогултуу жана схеманы текшерүү үчүн жарым үйдө жасалган ПХБ тактасын колдондум (сүрөт-5).

7-кадам: Сүрөт-5, Дизайндын Биринчи Прототипи (Жарым үйдө жасалган ПХБда), Top View

Бул макаланы окугандан кийин, чынжырдын чыныгы иштешине 100% ишенесиз. Ошондуктан PCBге профессионалдык PCB өндүрүүчү компанияга буйрутма бериңиз, жана ширетүү жана чогултулган тактаңыз менен көңүл ачыңыз. Figure-6 чогулган PCB тактасынын астынкы көрүнүшүн көрсөтөт. Көрүнүп тургандай, кээ бир тректер solder-mask менен толук жабылган эмес. Себеби, бул тректер олуттуу көлөмдөгү токту алып жүрүшү мүмкүн, ошондуктан кошумча жез колдоосуна муктаж. Кадимки ПХБ треги көп өлчөмдөгү токко чыдай албайт жана акыры жылыйт жана күйөт. Бул кыйынчылыкты жеңүү үчүн (арзан ыкма менен) жабык жерлерге калың жылаңач жез зымын (фигура-7) ширетүү керек. Бул ыкма тректин учурдагы өткөрүү мүмкүнчүлүгүн жогорулатат.

8-кадам: Figure-6, PCB Board прототипинин астыңкы көрүнүшү, ачылбаган тректер

9-кадам: Сүрөт-7, калың жалаң жез жип

[4] Сыноо жана өлчөө: Берилген YouTube видеосу машинанын алдыңкы айнегинен тазалоочу DC мотору менен жүктүн чыныгы сыноосун көрсөтөт. Мен PWM импульсун функция генератору менен камсыз кылдым жана мотордун зымдарындагы импульстарды карап чыктым. Ошондой эле, жүктүн учурдагы керектөөсүнүн PWM кызмат цикли менен сызыктуу корреляциясы көрсөтүлдү.

[5] Билл материалдар

Таблица-1 материалдардын эсебин көрсөтөт.

10-кадам: Таблица-1, Райондук материалдар Билл

Шилтемелер [1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: Булак (Gerber жүктөө/ПКБга заказ кылуу)