DC Motor Driver Gamit ang Mga Power Mosfet [Kinokontrol ng PWM, 30A Half Bridge]: 10 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Pangunahing Pinagmulan (I-download ang Gerber / Order ang PCB):

Hakbang 1:

Ang mga DC motor ay nasa lahat ng dako, mula sa mga application ng libangan hanggang sa robotics at mga pang-industriya na lugar. Samakatuwid mayroong malawak na paggamit at kahilingan para sa angkop at malakas na mga driver ng DC motor. Sa artikulong ito, matututunan nating bumuo ng isa. Maaari mong kontrolin ito gamit ang isang Microcontroller, isang Arduino, isang Raspberry Pi o kahit isang standalone PWM generator chip. Sa pamamagitan ng paggamit ng wastong pamamaraan ng heatsink at paglamig, ang circuit na ito ay maaaring hawakan ang mga alon hanggang sa 30A.

[1]: Pagsusuri sa CircuitAng puso ng circuit ay isang IR2104 MOSFET driver chip [1]. Ito ay isang tanyag at naaangkop na driver ng MOSFET na IC. Ang diagram ng eskematiko ng circuit ay ipinakita sa figure-1.

Hakbang 2: Larawan-1, ang Diagram ng Skematika ng Makapangyarihang DC Motor Driver

Hakbang 3:

Ayon sa IR2104 datasheet [1]:”Ang IR2104 (S) ay mataas na boltahe, mataas na bilis ng kapangyarihan na mga driver ng MOSFET at IGBT na may umaasang mataas at mababang bahagi na sumangguni sa mga output channel. Ang pagmamay-ari ng mga teknolohiya ng HVIC at latch ng immune CMOS ay nagbibigay-daan sa masugid na konstruksyon ng monolithic. Ang input ng lohika ay katugma sa karaniwang output ng CMOS o LSTTL, hanggang sa 3.3V na lohika. Nagtatampok ang mga output driver ng mataas na pulse kasalukuyang yugto ng buffer na idinisenyo para sa minimum na driver ng cross-conduction. Ang lumulutang na channel ay maaaring magamit upang magmaneho ng isang N-channel MOSFET power o IGBT sa pagsasaayos ng mataas na bahagi na nagpapatakbo mula 10 hanggang 600 volts. " Hinihimok ng IR2104 ang MOSFETs [2] sa isang pagsasaayos ng kalahating tulay. Walang problema sa mataas na capacitance ng pag-input ng IRFP150 MOSFETs. Iyon ang dahilan kung bakit kapaki-pakinabang ang mga driver ng MOSFET tulad ng IR2104. Ang mga capacitor C1 at C2 ay ginagamit upang mabawasan ang ingay ng motor at EMI. Ang maximum na matitiis na boltahe ng MOSFETs ay 100V. Kaya gumamit ako ng 100V na na-rate ang mga capacitor kahit papaano. Kung sigurado ka na ang iyong boltahe ng pag-load ay hindi pumasa sa isang threshold (halimbawa isang 12V DC motor), pagkatapos ay maaari mong bawasan ang mga voltages ng mga capacitor sa 25V halimbawa at dagdagan ang kanilang mga halaga ng capacitance sa halip (halimbawa 1000uF-25V). Ang SD pin ay hinila pababa gamit ang isang 4.7K risistor. Pagkatapos ay dapat kang maglapat ng isang matatag na boltahe ng antas ng lohika ng estado sa pin na ito upang maisaaktibo ang maliit na tilad. Dapat mong i-injection ang iyong PWM pulso sa IN pin din.

[2]: Lupon ng PCB

Ang layout ng PCB ng eskematiko ay ipinakita sa figure-2. Dinisenyo ito sa isang paraan upang mabawasan ang ingay at pansamantala upang matulungan ang katatagan ng aparato.

Hakbang 4: Larawan-2, Dinisenyo na PCB Layout para sa Motor Driver Schematic

Wala akong mga simbolo ng footprint ng PCB at eskematiko ng mga sangkap ng IR2104 [1] at IRFP150 [2]. Samakatuwid ginagamit ko ang SamacSys na nagbigay ng mga simbolo [3] [4], sa halip na sayangin ang aking oras at idisenyo ang mga aklatan mula sa simula. Maaari mong gamitin ang "bahagi ng search engine" o isang CAD plugin. Dahil ginamit ko ang Altium Designer upang iguhit ang eskematiko at PCB, direkta kong ginamit ang SamacSys Altium plugin [5] (figure-3).

Hakbang 5: Larawan-3, Napiling Mga Library ng Component para sa IR2104 at IRFN150N

Ang Figure-4 ay nagpapakita ng isang 3D view ng PCB board. Ang 3D view ay nagpapabuti sa pamamaraan ng inspeksyon ng board at paglalagay ng bahagi.

Hakbang 6: Larawan-4, isang 3D View ng Motor Driver PCB Board

[3] AssemblySo konstruksyon at buuin natin ang circuit. Gumamit lang ako ng isang semi-homemade PCB board upang mabilis na tipunin ang board at subukan ang circuit (figure-5).

Hakbang 7: Larawan-5, ang Unang Prototype ng Disenyo (sa isang Semi-homemade PCB), Top Top

Matapos basahin ang artikulong ito, ikaw ay 100% sigurado tungkol sa totoong pagpapatakbo ng circuit. Samakatuwid mag-order ng PCB sa isang propesyonal na kumpanya ng katha sa PCB, tulad ng PCBWay, at magsaya kasama ang iyong paghihinang at pagpupulong na lupon. Ipinapakita ng Figure-6 ang isang ibabang pagtingin sa naka-assemble na PCB board. Tulad ng nakikita mo, ang ilang mga track ay hindi ganap na natakpan ng solder-mask. Ang dahilan ay ang mga track na ito ay maaaring magdala ng isang makabuluhang halaga ng kasalukuyang, kaya kailangan nila ng dagdag na suporta sa tanso. Ang isang normal na track ng PCB ay hindi maaaring tiisin ang isang mataas na halaga ng kasalukuyang at sa paglaon, ito ay magpainit at masunog. Upang mapagtagumpayan ang hamong ito (na may isang murang pamamaraan), dapat mong maghinang ng isang makapal na hubad na kawad na tanso (figure-7) sa mga walang takip na lugar. Pinapaganda ng pamamaraang ito ang kasalukuyang kakayahan sa paghahatid ng track.

Hakbang 8: Larawan-6, isang Sa Ibabang Pagtingin ng Prototype ng PCB Board, ang Mga Hindi Natuklasang Track

Hakbang 9: Larawan-7, isang Makapal na Bare Copper Wire

[4] Pagsubok at PagsukatAng ibinigay na video sa YouTube ay nagpapakita ng isang aktwal na pagsubok ng board gamit ang windscreen wiper DC motor ng isang kotse bilang isang pagkarga. Naibigay ko ang pulso ng PWM na may isang generator ng pagpapaandar at sinuri ang mga pulso sa mga wire ng motor. Gayundin, ang linear na ugnayan ng kasalukuyang pagkonsumo ng pag-load sa PWM duty cycle ay ipinakita.

[5] Bill ng Mga Materyales

Ipinapakita ng Talaan-1 ang singil ng mga materyales.

Hakbang 10: Talaan-1, Bill ng Mga Materyales ng Circuit

Mga Sanggunian [1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: Pinagmulan (Pag-download / Pag-order ng Gerber ng PCB)