برنامج تشغيل محرك DC باستخدام Mosfets الطاقة [التحكم في PWM ، جسر نصف 30 أمبير]: 10 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

المصدر الرئيسي (تنزيل Gerber / اطلب PCB):

الخطوة 1:

محركات التيار المستمر موجودة في كل مكان ، من تطبيقات الهوايات إلى الروبوتات والمناطق الصناعية. لذلك هناك استخدام واسع وطلب لسائقين محرك تيار مستمر مناسب وقوي. في هذه المقالة ، سوف نتعلم بناء واحد. يمكنك التحكم فيه باستخدام متحكم دقيق أو Arduino أو Raspberry Pi أو حتى شريحة مولد PWM قائمة بذاتها. باستخدام طرق التبريد والتبريد المناسبة ، يمكن لهذه الدائرة التعامل مع التيارات حتى 30 أمبير.

[1]: تحليل الدائرة قلب الدائرة عبارة عن شريحة سائق IR2104 MOSFET [1]. إنه برنامج تشغيل MOSFET مشهور وقابل للتطبيق. الرسم التخطيطي للدائرة موضحة في الشكل 1.

الخطوة 2: الشكل 1 ، الرسم التخطيطي لمحرك محرك تيار مستمر قوي

الخطوه 3:

وفقًا لورقة بيانات IR2104 [1]: "إن IR2104 (S) عبارة عن محركات MOSFET و IGBT ذات الجهد العالي والسرعة العالية مع قنوات إخراج مرجعية عالية ومنخفضة الجانب. تمكِّن تقنيات HVIC وتقنيات CMOS المناعية للمزلاج من بناء متآلف متين. الإدخال المنطقي متوافق مع مخرج CMOS أو LSTTL القياسي ، وصولاً إلى منطق 3.3V. تتميز محركات الإخراج بمرحلة عازلة تيار عالية النبض مصممة للحد الأدنى من التوصيل المتقاطع للسائق. يمكن استخدام القناة العائمة لدفع N-channel power MOSFET أو IGBT بتكوين الجانب العالي الذي يعمل من 10 إلى 600 فولت. " يقود IR2104 دوائر MOSFET [2] في تكوين نصف جسر. لا توجد مشكلة في السعة العالية للمدخلات لوحدات MOSFET IRFP150. هذا هو السبب الذي يجعل برامج تشغيل MOSFET مثل IR2104 مفيدة. تستخدم المكثفات C1 و C2 لتقليل ضوضاء المحرك و EMI. الحد الأقصى لجهد MOSFETs المسموح به هو 100 فولت. لذلك استخدمت مكثفات مصنفة 100 فولت على الأقل. إذا كنت متأكدًا من أن جهد الحمل الخاص بك لا يتجاوز عتبة (على سبيل المثال محرك 12V DC) ، فيمكنك تقليل الفولتية للمكثفات إلى 25V على سبيل المثال وزيادة قيم السعة بدلاً من ذلك (على سبيل المثال 1000uF-25V). تم سحب دبوس SD بمقاوم 4.7 كيلو. ثم يجب عليك تطبيق جهد مستوى منطقي ثابت على هذا الدبوس لتنشيط الشريحة. يجب عليك حقن نبض PWM في دبوس IN أيضًا.

[2]: لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور

تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور للتخطيط الموضح في الشكل 2. فهو مصمم بطريقة تقلل من الضجيج والعابرة للمساعدة في ثبات الجهاز.

الخطوة 4: الشكل 2 ، تصميم تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور لمخطط برنامج تشغيل المحرك

لم يكن لدي بصمة ثنائي الفينيل متعدد الكلور والرموز التخطيطية لمكونات IR2104 [1] و IRFP150 [2]. لذلك أستخدم الرموز المقدمة من SamacSys [3] [4] ، بدلاً من إضاعة وقتي وتصميم المكتبات من الصفر. يمكنك إما استخدام "محرك بحث المكون" أو مكون CAD الإضافي. نظرًا لأنني استخدمت Altium Designer لرسم التخطيطي وثنائي الفينيل متعدد الكلور ، فقد استخدمت مباشرةً المكون الإضافي SamacSys Altium [5] (الشكل 3).

الخطوة 5: الشكل 3 ، مكتبات المكونات المحددة لـ IR2104 و IRFN150N

يوضح الشكل 4 عرضًا ثلاثي الأبعاد للوحة PCB. يعمل العرض ثلاثي الأبعاد على تحسين إجراء فحص اللوحة ووضع المكونات.

الخطوة 6: الشكل 4 ، عرض ثلاثي الأبعاد للوحة PCB لبرنامج تشغيل المحرك

[3] لذا دعونا نبني ونبني الدائرة. لقد استخدمت للتو لوحة PCB شبه محلية الصنع لأتمكن من تجميع اللوحة بسرعة واختبار الدائرة (الشكل 5).

الخطوة 7: الشكل 5 ، النموذج الأولي للتصميم (على ثنائي الفينيل متعدد الكلور شبه محلي الصنع) ، منظر علوي

بعد قراءة هذا المقال ، أنت متأكد بنسبة 100٪ من التشغيل الحقيقي للدائرة. لذلك اطلب PCB إلى شركة تصنيع PCB محترفة ، مثل PCBWay ، واستمتع بلوحة اللحام والمجمعة. يوضح الشكل 6 منظرًا سفليًا للوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور المجمعة. كما ترى ، لم يتم تغطية بعض المسارات بالكامل بقناع اللحام. والسبب هو أن هذه المسارات قد تحمل قدرًا كبيرًا من التيار ، لذا فهي تحتاج إلى دعم إضافي من النحاس. لا يمكن لمسار ثنائي الفينيل متعدد الكلور العادي أن يتحمل كمية كبيرة من التيار ، وفي النهاية ، سوف يسخن ويحترق. للتغلب على هذا التحدي (بطريقة رخيصة) ، يجب عليك لحام سلك نحاسي عاري سميك (الشكل 7) في المناطق المكشوفة. تعزز هذه الطريقة قدرة الإرسال الحالية للمسار.

الخطوة 8: الشكل 6 ، عرض سفلي لنموذج لوحة PCB ، المسارات غير المغطاة

الخطوة 9: الشكل 7 ، سلك نحاسي عاري سميك

[4] الاختبار والقياس يوضح فيديو YouTube المقدم اختبارًا فعليًا للوحة باستخدام محرك DC لمساحة الزجاج الأمامي للسيارة كحمل. لقد زودت نبضة PWM بمولد وظيفي وفحصت النبضات على أسلاك المحرك. أيضًا ، تم إثبات الارتباط الخطي لاستهلاك الحمل الحالي مع دورة عمل PWM.

[5] فاتورة المواد

يوضح الجدول 1 فاتورة المواد.

الخطوة 10: الجدول 1 ، فاتورة مواد الدائرة

المراجع [1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: المصدر (تنزيل Gerber / طلب PCB)