נהג מנוע DC באמצעות Power Mosfets [PWM נשלט, 30A חצי גשר]: 10 שלבים

2025 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2025-01-23 14:46

המקור העיקרי (הורד את גרבר/הזמין את ה- PCB):

שלב 1:

מנועי DC נמצאים בכל מקום, החל מיישומי תחביב ועד רובוטיקה ואזורי תעשייה. לכן יש שימוש רב ובקשה למנהגי מנועי DC מתאימים וחזקים. במאמר זה נלמד לבנות אחד. אתה יכול לשלוט בו באמצעות מיקרו -בקר, ארדואינו, פטל פטל או אפילו שבב מחולל PWM עצמאי. באמצעות שיטת קירור וקירור מתאימים, מעגל זה יכול להתמודד עם זרמים עד 30A.

[1]: ניתוח מעגלים לב המעגל הוא שבב נהג MOSFET IR2104 [1]. זהו IC נהג MOSFET פופולרי ויישום. התרשים הסכימטי של המעגל המוצג באיור 1.

שלב 2: איור -1, התרשים הסכימטי של נהג מנוע ה- DC החזק

שלב 3:

על פי גיליון הנתונים של IR2104 [1]: "IR2104 (S) הם מנהלי התקני MOSFET ו- IGBT בעלי מתח גבוה, עם תעלות פלט תלויות בצד גבוה ונמוך. טכנולוגיות CMOS חיסוניות מסוג HVIC ו- latch מאפשרות בנייה מונוליטית מחוספסת. קלט הלוגיקה תואם לפלט CMOS או LSTTL רגיל, עד לוגיקה של 3.3V. מנהלי הפלט כוללים שלב חיץ זרם דופק גבוה המיועד להולכה צולבת של מנהלי התקנים מינימליים. ניתן להשתמש בערוץ הצף להנעת MOSFET או IGBT של ערוץ N בתצורת הצד הגבוהה שפועלת בין 10 ל -600 וולט. ה- IR2104 מניע את ה- MOSFETs [2] בתצורת חצי גשר. אין בעיה עם קיבול הכניסה הגבוה של MFPs IRFP150. זו הסיבה מדוע נהגי MOSFET כמו IR2104 שימושיים. הקבלים C1 ו- C2 משמשים להפחתת רעש המנוע ו- EMI. מתח ה- MOSFET המרבי הנסבל הוא 100V. אז השתמשתי בקבלים בעלי דירוג 100V לפחות. אם אתה בטוח שמתח העומס שלך אינו עובר סף (למשל מנוע 12V DC), תוכל להפחית את המתחים של הקבלים ל 25V למשל ולהגדיל את ערכי הקיבול שלהם (למשל 1000uF-25V). סיכת ה- SD משכה כלפי מטה עם נגד 4.7K. לאחר מכן עליך להפעיל מתח רמה לוגית במצב יציב על הסיכה הזו כדי להפעיל את השבב. עליך להזריק את דופק ה- PWM שלך גם לסיכת IN.

[2]: לוח PCB

פריסת ה- PCB של הסכימה שמוצגת באיור 2. הוא נועד באופן להפחית את הרעש והחולף כדי לסייע ליציבות המכשיר.

שלב 4: איור 2, פריסת PCB מעוצבת עבור סכמטי נהג המנוע

לא הייתה לי טביעת הרגל של ה- PCB והסמלים הסכימטיים של רכיבי IR2104 [1] ו- IRFP150 [2]. לכן אני משתמש בסמלים המסופקים של SamacSys [3] [4], במקום לבזבז את זמני ולעצב את הספריות מאפס. תוכל להשתמש ב"מנוע החיפוש לרכיבים "או בתוסף CAD. מכיוון שהשתמשתי ב- Altium Designer כדי לצייר את סכמטי ו- PCB, השתמשתי ישירות בתוסף SamacSys Altium [5] (איור 3).

שלב 5: איור 3, ספריות רכיבים נבחרות עבור IR2104 ו- IRFN150N

איור -4 מציג תצוגה תלת-ממדית של לוח הלוח המודרני. תצוגת התלת -ממד משפרת את הליך הבדיקה של הלוח ומיקום הרכיבים.

שלב 6: איור 4, תצוגה תלת-ממדית של לוח הלוח המודרני של מנוע ההפעלה

[3] הרכבה אז בואו לבנות ולבנות את המעגל. פשוט השתמשתי בלוח PCB חצי תוצרת בית כדי להרכיב במהירות את הלוח ולבדוק את המעגל (איור 5).

שלב 7: איור 5, אב הטיפוס הראשון של העיצוב (על לוח PCB חצי תוצרת בית), מבט מלמעלה

לאחר קריאת מאמר זה, אתה בטוח במאת האחוזים בפעולה האמיתית של המעגל. לכן הזמינו את ה- PCB לחברת ייצור PCB מקצועית, כגון PCBWay, ותהנו עם הלחמה והלוח המורכב שלכם. איור 6 מציג מבט תחתון של לוח ה- PCB המורכב. כפי שאתה יכול לראות, חלק מהמסלולים לא כיסו לחלוטין את מסכת ההלחמה. הסיבה היא שמסלולים אלה עשויים לשאת כמות זרם משמעותית, ולכן הם זקוקים לתמיכת נחושת נוספת. מסלול PCB רגיל אינו יכול לסבול כמות גבוהה של זרם ובסופו של דבר הוא יתחמם ויישרף. כדי להתגבר על האתגר הזה (בשיטה זולה), עליך להלחם חוט נחושת עבה חשוף (איור 7) על האזורים החשופים. שיטה זו משפרת את יכולת השידור הנוכחית של המסלול.

שלב 8: איור 6, מבט תחתון של אב הטיפוס של לוח הלוח, המסלולים החשופים

שלב 9: איור 7, חוט נחושת חשוף עבה

[4] בדיקה ומדידה סרטון YouTube המסופק מדגים בדיקה ממשית של הלוח עם מנוע DC מגב קדמי של המכונית כעומס. סיפקתי לדופק ה- PWM גנרטור פונקציות ובדקתי את הפולסים בחוטי המנוע. כמו כן, המתאם הלינארי של הצריכה הנוכחית של העומס עם מחזור העבודה של PWM הוכיח.

[5] כתב החומרים

טבלה 1 מציגה את כתב החומרים.

שלב 10: טבלה 1, שטר של חומרי מעגל

הפניות [1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: מקור (הורדת גרבר/הזמנת ה- PCB)