DC -motorbestuurder met behulp van Power Mosfets [PWM -beheerde, 30A halfbrug]: 10 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Hoofbron (Laai Gerber af/bestel die PCB):

Stap 1:

DC -motors is oral, van stokperdjie -toepassings tot robotika en industriële gebiede. Daarom is daar 'n groot gebruik en aanvraag vir geskikte en kragtige DC -motorbestuurders. In hierdie artikel leer ons hoe om een te bou. U kan dit beheer met behulp van 'n mikrokontroller, 'n Arduino, 'n Framboos Pi of selfs 'n selfstandige PWM -kragopwekker. Deur die regte koellichaam en verkoeling te gebruik, kan hierdie stroom strome tot 30A hanteer.

[1]: Kringontleding Die hart van die kring is 'n IR2104 MOSFET -bestuurderskyfie [1]. Dit is 'n gewilde en toepaslike MOSFET -bestuurder IC. Die skematiese diagram van die stroombaan getoon in figuur 1.

Stap 2: Figuur 1, die skematiese diagram van die kragtige DC-motorbestuurder

Stap 3:

Volgens die IR2104-datablad [1]: "Die IR2104 (S) is hoëspannings-, hoëspoed-MOSFET- en IGBT-drywers met afhanklike uitsetkanale na hoë en lae sye. Eie HVIC- en grendel -immuun CMOS -tegnologieë maak robuuste monolitiese konstruksie moontlik. Die logiese invoer is verenigbaar met standaard CMOS- of LSTTL -uitvoer, tot 3,3V logika. Die uitsetdrywers beskik oor 'n bufferstadium met 'n hoë polsstroom wat ontwerp is vir die minimum bestuurder se kruisgeleiding. Die drywende kanaal kan gebruik word om 'n N-kanaal MOSFET of IGBT in die hoë sykonfigurasie aan te dryf wat van 10 tot 600 volt werk. Die IR2104 dryf die MOSFET's [2] in 'n halfbrug-opset. Daar is geen probleem met die hoë insetkapasiteit van die IRFP150 MOSFET's nie. Dit is die rede waarom MOSFET -bestuurders soos IR2104 nuttig is. Die kapasitors C1 en C2 word gebruik om die motor se geraas en EMI te verminder. Die maksimum draagbare MOSFET -spanning is 100V. Dus het ek ten minste 100V -gegradeerde kapasitors gebruik. As u seker is dat u lasspanning nie 'n drempel bereik nie (byvoorbeeld 'n 12V DC-motor), dan kan u die spanning van die kapasitors byvoorbeeld tot 25V verlaag en die kapasitanswaardes daarvan verhoog (byvoorbeeld 1000uF-25V). Die SD -pen het afgetrek met 'n weerstand van 4.7K. Dan moet u 'n steady -state logiese vlakspanning op hierdie pen toepas om die chip te aktiveer. U moet ook u PWM -pols op die IN -pen spuit.

[2]: PCB -bord

Die PCB-uitleg van die skematiese figuur 2 word getoon. Dit is ontwerp om die geraas en kortstondig te verminder om die stabiliteit van die toestel te bevorder.

Stap 4: Figuur 2, Ontwerp PCB-uitleg vir die motorbestuurderskema

Ek het nie die PCB -voetspoor en skematiese simbole van die komponente IR2104 [1] en IRFP150 [2] gehad nie. Daarom gebruik ek die SamacSys -simbole [3] [4], in plaas daarvan om my tyd te mors en die biblioteke van nuuts af te ontwerp. U kan die 'komponent -soekenjin' of 'n CAD -inprop gebruik. Omdat ek Altium Designer gebruik het om die skematiese en PCB te teken, het ek die SamacSys Altium-inprop [5] (figuur 3) direk gebruik.

Stap 5: Figuur 3, geselekteerde komponentbiblioteke vir die IR2104 en IRFN150N

Figuur 4 toon 'n 3D-aansig van die printplaat. Die 3D -aansig verbeter die inspeksieprosedure van die bord en die plasing van komponente.

Stap 6: Figuur 4, 'n 3D-aansig van die motorbestuurder-printplaat

[3] Vergadering Laat ons dus die kring bou en bou. Ek het pas 'n halfgemaakte PCB-bord gebruik om die bord vinnig te kon monteer en die stroombaan te toets (figuur 5).

Stap 7: Figuur 5, die eerste prototipe van die ontwerp (op 'n semi-tuisgemaakte PCB), bo-aansig

Nadat u hierdie artikel gelees het, is u 100% seker oor die werklike werking van die stroombaan. Bestel daarom die PCB by 'n professionele PCB -vervaardigingsonderneming, soos PCBWay, en geniet dit met u soldeer- en gemonteerde bord. Figuur 6 toon die onderkant van die saamgestelde PCB-bord. Soos u kan sien, is sommige spore nie heeltemal bedek met die soldeermasker nie. Die rede is dat hierdie spore 'n aansienlike hoeveelheid stroom kan dra, en daarom benodig hulle ekstra koperondersteuning. 'N Gewone PCB -baan kan nie 'n groot hoeveelheid stroom duld nie, en uiteindelik word dit warm en brand. Om hierdie uitdaging (met 'n goedkoop metode) te oorkom, moet u 'n dik koper koperdraad (figuur 7) op die onbedekte gebiede soldeer. Hierdie metode verbeter die huidige oordragvermoë van die baan.

Stap 8: Figuur 6, 'n onderaanzicht van die prototipe van die printplaat, die onbedekte spore

Stap 9: Figuur 7, 'n dik koper koperdraad

[4] Toets en meting Die YouTube -video wat verskaf word, toon 'n werklike toets van die bord met 'n motor se ruitveër -DC -motor as 'n vrag. Ek het die PWM -pols van 'n funksiegenerator voorsien en die pulse op die motordrade ondersoek. Die lineêre korrelasie van die vrag se huidige verbruik met die PWM -werksiklus het ook getoon.

[5] Staatsbrief

Tabel 1 toon die materiaalbrief.

Stap 10: Tabel 1, Kredietkaartmateriaal

Verwysings [1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: Bron (Gerber aflaai/bestel PCB)