Güc Mosfetlərindən istifadə edən DC Motor Sürücüsü [PWM Kontrollü, 30A Yarım Körpü]: 10 Addım

2025 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2025-01-13 06:56

Əsas mənbə (Gerberi yükləyin/PCB sifariş edin):

Addım 1:

DC mühərrikləri hobbi tətbiqlərindən robototexnika və sənaye sahələrinə qədər hər yerdə var. Buna görə də uyğun və güclü DC motor sürücüləri üçün geniş istifadə və tələb var. Bu yazıda bir tikinti qurmağı öyrənəcəyik. Mikrokontrolör, Arduino, Raspberry Pi və ya hətta müstəqil bir PWM generator çipi istifadə edərək idarə edə bilərsiniz. Düzgün bir soyuducu və soyutma üsullarından istifadə edərək, bu dövrə 30A -a qədər cərəyanları idarə edə bilər.

[1]: Dövrə Analizi Dövrənin ürəyi IR2104 MOSFET sürücü çipidir [1]. Məşhur və tətbiq olunan bir MOSFET sürücüsü IC -dir. Şəkil-1-də göstərilən dövrənin sxematik diaqramı.

Addım 2: Şəkil-1, Güclü DC Motor Sürücüsünün Şematik Diaqramı

Addım 3:

IR2104 məlumat cədvəlinə [1] görə:”IR2104 (S), yüksək və aşağı tərəfdən istinad edilən çıxış kanalları olan yüksək gərginlikli, yüksək sürətli MOSFET və IGBT sürücüləridir. Xüsusi HVIC və kilidli immun CMOS texnologiyaları möhkəm monolitik konstruksiyaya imkan verir. Məntiq girişi, standart CMOS və ya LSTTL çıxışı ilə 3.3V məntiqə uyğun gəlir. Çıxış sürücülərində, minimum sürücü kəsişməsi üçün nəzərdə tutulmuş yüksək nəbzli cərəyan tampon mərhələsi var. Üzən kanal, 10 ilə 600 volt arasında işləyən yüksək tərəfli konfiqurasiyada bir N-kanal güc MOSFET və ya IGBT idarə etmək üçün istifadə edilə bilər. " IR2104, MOSFETləri [2] yarım körpü konfiqurasiyasında idarə edir. IRFP150 MOSFET -lərin yüksək giriş tutumu ilə heç bir problem yoxdur. IR2104 kimi MOSFET sürücülərinin faydalı olmasının səbəbi budur. C1 və C2 kondansatörləri motorun səs -küyünü və EMI -ni azaltmaq üçün istifadə olunur. Maksimum dözümlü MOSFET gərginliyi 100 V -dir. Buna görə ən azı 100V nominal kondansatörlərdən istifadə etdim. Yük gərginliyinizin bir həddi keçmədiyinə əminsinizsə (məsələn, 12V DC mühərriki), məsələn, kondansatörlərin gərginliyini 25V-a endirə və onların tutum dəyərlərini artıra bilərsiniz (məsələn 1000uF-25V). SD pin 4.7K rezistorla aşağı çəkildi. Sonra çipi aktivləşdirmək üçün bu pinə sabit bir vəziyyət məntiqi səviyyəli gərginlik tətbiq etməlisiniz. PWM nəbzinizi IN pininə də vurmalısınız.

[2]: PCB lövhəsi

Şəkil-2-də göstərilən sxematik PCB düzeni. Cihazın sabitliyinə kömək etmək üçün səs -küyü azaltmaq və müvəqqəti olaraq dizayn edilmişdir.

Addım 4: Şəkil-2, Motor Sürücü Şeması üçün Dizayn edilmiş PCB Layoutu

IR2104 [1] və IRFP150 [2] komponentlərinin PCB izi və sxematik simvolları yox idi. Buna görə də vaxtımı israf etmək və kitabxanaları sıfırdan dizayn etmək əvəzinə, SamacSys -in təqdim etdiyi simvollardan [3] [4] istifadə edirəm. Ya "komponent axtarış motoru" ya da CAD plaginindən istifadə edə bilərsiniz. Şematik və PCB çəkmək üçün Altium Designer-dən istifadə etdiyim üçün birbaşa SamacSys Altium pluginindən istifadə etdim [5] (şəkil-3).

Addım 5: Şəkil-3, IR2104 və IRFN150N üçün Seçilmiş Komponent Kitabxanaları

Şəkil-4, PCB lövhəsinin 3D görünüşünü göstərir. 3D görünüş lövhənin yoxlama prosedurunu və komponentlərin yerləşdirilməsini yaxşılaşdırır.

Addım 6: Şəkil-4, Motor Sürücü PCB Kartının 3D Görünüşü

[3] Montaj Beləliklə, dövrəni quraq və quraq. Lövhəni tez bir zamanda yığmaq və dövrə sınamaq üçün yarı evdə hazırlanmış bir PCB lövhəsindən istifadə etdim (şəkil-5).

Addım 7: Şəkil-5, Dizaynın İlk Prototipi (Yarı ev PCB-də), Üst Görünüş

Bu yazını oxuduqdan sonra dövrənin əsl işinə 100% əminsiniz. Buna görə PCB -ni PCBWay kimi peşəkar bir PCB istehsal şirkətinə sifariş edin və lehimləmə və yığılmış lövhənizlə əylənin. Şəkil-6, yığılmış PCB lövhəsinin alt görünüşünü göstərir. Gördüyünüz kimi, bəzi parçalar lehim maskası ilə tamamilə örtülməmişdir. Səbəb, bu cığırların əhəmiyyətli miqdarda cərəyan keçirə biləcəyi üçün əlavə mis dəstəyinə ehtiyaclarıdır. Normal bir PCB izi yüksək miqdarda cərəyana dözə bilməz və nəticədə istiləşəcək və yanacaq. Bu çətinliyi aradan qaldırmaq üçün (ucuz bir üsulla), örtülməmiş sahələrə qalın çılpaq mis tel (şəkil-7) lehim etməlisiniz. Bu üsul yolun cari ötürmə qabiliyyətini artırır.

Addım 8: Şəkil-6, PCB Kart Prototipinin Alt Görünüşü, Açılmamış Parçalar

Addım 9: Qalın Çılpaq Mis Telli Şəkil-7

[4] Test və Ölçmə Təqdim olunan YouTube videosu, yük olaraq avtomobilin ön şüşəsi silecek DC mühərriki ilə lövhənin əsl sınağını nümayiş etdirir. PWM nəbzini bir funksiya generatoru ilə təmin etdim və motor tellərindəki nəbzləri araşdırdım. Ayrıca, yükün cari istehlakının PWM iş dövrü ilə xətti əlaqəsi özünü göstərdi.

[5] Materiallar Bill

Cədvəl-1 material hesabını göstərir.

Addım 10: Cədvəl-1, Dövrə Materialları

İstinadlar [1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: Mənbə (Gerber Yükləmə/PCB Sifarişi)