DC -motordriver som bruker Power Mosfets [PWM -kontrollert, 30A halvbro]: 10 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Hovedkilde (Last ned Gerber/Bestill PCB):

Trinn 1:

Likestrømsmotorer er overalt, fra hobbyapplikasjoner til robotikk og industriområder. Derfor er det stor bruk og forespørsel om passende og kraftige likestrømsmotordrivere. I denne artikkelen vil vi lære å bygge en. Du kan kontrollere den ved hjelp av en mikrokontroller, en Arduino, en Raspberry Pi eller til og med en frittstående PWM -generatorbrikke. Ved å bruke riktige kjøleribber og kjølemetoder kan denne kretsen håndtere strømmer opptil 30A.

[1]: Kretsanalyse Hjertet i kretsen er en IR2104 MOSFET -driverbrikke [1]. Det er en populær og anvendelig MOSFET -driver -IC. Det skjematiske diagrammet for kretsen vist i figur 1.

Trinn 2: Figur-1, skjematisk diagram over den kraftige DC-motordriveren

Trinn 3:

I følge IR2104-databladet [1]:”IR2104 (S) er MOSFET- og IGBT-drivere med høy spenning, høye og lave sider med avhengige utgangskanaler. Proprietære HVIC- og låseimmun CMOS -teknologier muliggjør robust monolitisk konstruksjon. Logikkinngangen er kompatibel med standard CMOS- eller LSTTL -utgang, ned til 3,3V logikk. Utgangsdriverne har et bufferstadium med høy pulsstrøm designet for minimum driverkryssledning. Den flytende kanalen kan brukes til å drive en N-kanal MOSFET eller IGBT i høysidekonfigurasjonen som opererer fra 10 til 600 volt.” IR2104 driver MOSFETene [2] i en halvbroskonfigurasjon. Det er ikke noe problem med den høye inngangskapasitansen til IRFP150 MOSFETene. Det er grunnen til at MOSFET -drivere som IR2104 er nyttige. Kondensatorene C1 og C2 brukes til å redusere motorens støy og EMI. Den maksimalt tillatte MOSFET -spenningen er 100V. Så jeg brukte minst 100V -kondensatorer. Hvis du er sikker på at belastningsspenningen ikke passerer en terskel (for eksempel en 12V DC-motor), kan du for eksempel redusere spenningene til kondensatorene til 25V og øke kapasitansverdiene i stedet (for eksempel 1000uF-25V). SD -pinnen har trukket seg ned med en 4,7K motstand. Deretter må du bruke en steady state logisk nivåspenning på denne pinnen for å aktivere brikken. Du må også injisere PWM -pulsen til IN -pinnen.

[2]: PCB -styre

PCB-oppsettet for skjematikken vist i figur 2. Den er designet på en måte å redusere støy og forbigående for å hjelpe enhetens stabilitet.

Trinn 4: Figur-2, designet PCB-oppsett for motordriverskjemaet

Jeg hadde ikke PCB -fotavtrykk og skjematiske symboler for komponentene IR2104 [1] og IRFP150 [2]. Derfor bruker jeg SamacSys -symbolene [3] [4], i stedet for å kaste bort tiden min og designe bibliotekene fra bunnen av. Du kan enten bruke "komponentsøkemotoren" eller en CAD -plugin. Fordi jeg brukte Altium Designer til å tegne skjematisk og PCB, brukte jeg direkte SamacSys Altium-pluginet [5] (figur 3).

Trinn 5: Figur 3, utvalgte komponentbiblioteker for IR2104 og IRFN150N

Figur 4 viser en 3D-visning av kretskortet. 3D -visningen forbedrer inspeksjonsprosedyren for brettet og plassering av komponenter.

Trinn 6: Figur 4, en 3D-visning av motordriverens kretskort

[3] Montering La oss konstruere og bygge kretsen. Jeg brukte nettopp et semi-hjemmelaget PCB-kort for å raskt kunne montere brettet og teste kretsen (figur 5).

Trinn 7: Figur-5, den første prototypen av designet (på en halvlags-PCB), ovenfra

Etter å ha lest denne artikkelen, er du 100% sikker på krets sanne drift. Bestill derfor PCB -en til et profesjonelt PCB -fabrikasjonsfirma, for eksempel PCBWay, og ha det gøy med lodding og montert brett. Figur 6 viser et sett nedfra av det monterte kretskortet. Som du kan se, har noen spor ikke dekket helt med loddemasken. Årsaken er at disse sporene kan bære en betydelig mengde strøm, så de trenger ekstra kobberstøtte. Et normalt PCB -spor tåler ikke mye strøm, og til slutt vil det varme opp og brenne. For å overvinne denne utfordringen (med en billig metode) må du lodde en tykk bar kobbertråd (figur 7) på de avdekkede områdene. Denne metoden forbedrer sporets nåværende overføringsevne.

Trinn 8: Figur-6, en underside av kretskortets prototype, de avdekkede sporene

Trinn 9: Figur-7, en tykk bar kobbertråd

[4] Test og måling YouTube -videoen som følger med viser en faktisk test av brettet med en bils vindusvisker DC -motor som last. Jeg har gitt PWM -pulsen en funksjonsgenerator og undersøkt impulsene på motortrådene. Den lineære korrelasjonen mellom lastens nåværende forbruk og PWM -driftssyklusen har også vist.

[5] Materialliste

Tabell 1 viser materialregningen.

Trinn 10: Tabell-1, regning av kretsmaterialer

Referanser [1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: Kilde (Gerber Last ned/Bestill PCB)