Тұрақты ток қозғалтқыштарының драйверлері [PWM басқарылатын, 30A жартылай көпір]: 10 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Негізгі дереккөз (Герберді жүктеу/ПХД тапсырысы):

1 -қадам:

Тұрақты ток қозғалтқыштары барлық жерде, хоббиден бастап робототехника мен өнеркәсіптік аймақтарға дейін. Сондықтан тұрақты және қуатты тұрақты ток қозғалтқыштарының драйверлеріне сұраныс көп. Бұл мақалада біз оның құрылысын үйренеміз. Сіз оны микроконтроллер, Arduino, Raspberry Pi немесе тіпті дербес PWM генераторы чипі арқылы басқара аласыз. Тиісті салқындатқыш пен салқындату әдістерін қолдана отырып, бұл тізбек 30А дейінгі токтарды басқара алады.

[1]: Схеманы талдау Тізбектің жүрегі - IR2104 MOSFET драйвер чипі [1]. Бұл танымал және қолданылатын MOSFET драйвері IC. 1-суретте көрсетілген схеманың схемасы.

2-қадам: 1-сурет, қуатты тұрақты ток қозғалтқышының драйверінің схемасы

3 -қадам:

IR2104 мәліметтер кестесіне сәйкес [1]: »IR2104 (S)-жоғары кернеулі, жоғары жылдамдықты MOSFET және IGBT драйверлері, жоғары және төмен бүйірлік сілтеме шығыс арналарына тәуелді. Меншікті HVIC және ысырмалы иммундық CMOS технологиялары берік монолитті құрылысқа мүмкіндік береді. Логикалық кіріс стандартты CMOS немесе LSTTL шығысымен үйлесімді, 3.3В логикасына дейін. Шығару драйверлері драйверлердің минималды өткізгіштігіне арналған импульсті ток буферінің жоғары сатысына ие. Қалқымалы арнаны 10-нан 600 вольтке дейін жұмыс істейтін жоғары деңгейлі конфигурацияда N-арналы MOSFET немесе IGBT қуатын жүргізу үшін пайдалануға болады. IR2104 MOSFET-терді [2] жартылай көпірлі конфигурацияда басқарады. IRFP150 MOSFET -тің жоғары кіріс сыйымдылығымен ешқандай проблема жоқ. IR2104 сияқты MOSFET драйверлерінің пайдалы болуының себебі. C1 және C2 конденсаторлары қозғалтқыштың шуын және EMI деңгейін төмендету үшін қолданылады. Максималды рұқсат етілген MOSFET кернеуі - 100В. Мен кем дегенде 100 В номиналды конденсаторларды қолдандым. Егер сіз жүктеме кернеуінің шекті мәннен өтпейтініне сенімді болсаңыз (мысалы, 12 В тұрақты ток қозғалтқышы), онда сіз конденсаторлардың кернеуін 25 В дейін төмендете аласыз және оның сыйымдылығын арттыра аласыз (мысалы 1000uF-25V). SD түйрегіші 4.7K резистормен төмен тартылды. Содан кейін чипті іске қосу үшін осы түйреуішке тұрақты күйдегі логикалық деңгей кернеуін қолдану керек. PWM импульсін IN түйреуішіне енгізу керек.

[2]: ПХД тақтасы

ПХД схемасы 2-суретте көрсетілген. Ол құрылғының тұрақтылығына көмектесу үшін шуды төмендететін және өтпелі түрде жасалған.

4-қадам: Сурет-2, мотор драйверінің схемасына арналған ПХД макеті

Менде ПХД ізі мен IR2104 [1] және IRFP150 [2] компоненттерінің схемалық белгілері болмады. Сондықтан мен уақытты босқа өткізіп, кітапханаларды нөлден бастап құрастырудың орнына SamacSys ұсынған таңбаларды [3] [4] қолданамын. Сіз «компоненттерді іздеу жүйесін» немесе CAD плагинін қолдана аласыз. Схема мен ПХД сызу үшін Altium Designer қолданғандықтан, мен SamacSys Altium плагинін [5] тікелей қолдандым (сурет-3).

5-қадам: Сурет-3, IR2104 және IRFN150N үшін таңдалған компоненттік кітапханалар

4-суретте ПХД тақтасының 3D көрінісі көрсетілген. 3D көрінісі тақтаны тексеру және компоненттерді орналастыру процедурасын жақсартады.

6-қадам: 4-сурет, мотор драйверінің ПХД тақтасының 3D көрінісі

[3] Ассамблея Сонымен, тізбекті құрып, құрайық. Мен тақтаны тез жинап, тізбекті сынау үшін жартылай үйден жасалған ПХД тақтасын қолдандым (сурет-5).

7-қадам: 5-сурет, дизайнның бірінші прототипі (жартылай үйдегі ПХД-де), жоғарғы көрініс

Бұл мақаланы оқығаннан кейін сіз тізбектің шынайы жұмысына 100% сенімдісіз. Сондықтан ПХД -ді PCBWay сияқты кәсіби PCB өндіруші компанияға тапсырыс беріңіз және дәнекерленген және жиналған тақтамен көңіл көтеріңіз. 6-суретте жинақталған ПХД тақтасының төменгі көрінісі көрсетілген. Көріп отырғаныңыздай, кейбір жолдар дәнекерлеу маскасымен толық жабылмаған. Себебі, бұл жолдар үлкен мөлшерде ток өткізуі мүмкін, сондықтан оларға қосымша мыс қолдау қажет. Қалыпты ПХД трегі жоғары ток мөлшеріне шыдай алмайды, ақырында ол жылынып күйіп кетеді. Бұл қиындықты жеңу үшін (арзан әдіспен) жабық жерлерге қалың жалаң мыс сымды дәнекерлеу керек (сурет-7). Бұл әдіс жолдың ағымдағы берілу мүмкіндігін жақсартады.

8-қадам: 6-сурет, ПХД тақтасының прототипінің астыңғы көрінісі, жабылмаған жолдар

9-қадам: 7-сурет, қалың жалаң мыс сым

[4] Сынақ және өлшеу YouTube ұсынған бейнеде жүктеме ретінде автокөліктің алдыңғы әйнегінің тазалағыш қозғалтқышы бар тақтаның нақты сынағы көрсетілген. Мен PWM импульсін функция генераторымен қамтамасыз еттім және қозғалтқыш сымдарындағы импульстарды тексердім. Сонымен қатар, жүктеменің ток тұтынуының PWM жұмыс циклімен сызықтық корреляциясы көрсетілді.

[5] Билл материалдар

Кесте-1 материалдардың есебін көрсетеді.

10-қадам: Кесте-1, тізбек материалдары

Сілтемелер [1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: Дереккөз (Gerber жүктеу/ПХД тапсырысы)