Цахилгаан чихэвчийг ашигладаг DC мотор драйвер [PWM хяналттай, 30А хагас гүүр]: 10 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

Үндсэн эх сурвалж (Gerber татаж авах/ПХБ захиалах):

1-р алхам:

DC мотор нь хобби програмаас эхлээд робот техник, үйлдвэрлэлийн бүс хүртэл хаа сайгүй байдаг. Тиймээс DC моторын тохиромжтой, хүчирхэг драйверуудыг ашиглах өргөн хүсэлт, хүсэлт байдаг. Энэ нийтлэлд бид үүнийг хэрхэн бүтээх талаар сурах болно. Та үүнийг микроконтроллер, Arduino, Raspberry Pi эсвэл бүр бие даасан PWM генераторын чип ашиглан хянах боломжтой. Дулаан шингээгч ба хөргөлтийн зохистой аргыг ашигласнаар энэ хэлхээ нь 30А хүртэл гүйдэл дамжуулах чадвартай.

[1]: Хэлхээний анализ хэлхээний зүрх нь IR2104 MOSFET драйверын чип юм [1]. Энэ бол түгээмэл бөгөөд ашиглах боломжтой MOSFET драйвер IC юм. Зураг-1-д харуулсан хэлхээний бүдүүвч диаграммыг.

Алхам 2: Зураг-1, хүчирхэг DC мотор драйверын бүдүүвч диаграм

Алхам 3:

IR2104 мэдээллийн хүснэгтийн дагуу [1]: "IR2104 (S) нь өндөр хүчдэлтэй, өндөр хурдтай MOSFET болон IGBT драйверууд бөгөөд тэдгээр нь өндөр ба нам тал руу чиглэсэн гаралтын сувагтай. Хувийн өмчлөлийн HVIC ба түгжээний хамгаалалтын CMOS технологи нь бат бөх цул хийцийг бий болгох боломжийг олгодог. Логик оролт нь стандарт CMOS эсвэл LSTTL гаралттай 3.3V хүртэл логиктой нийцдэг. Гаралтын драйверууд нь жолоочийн хамгийн бага дамжуулагч дамжуулалтанд зориулагдсан өндөр импульсийн гүйдлийн буфер үе шаттай. Хөвөгч сувгийг 10-аас 600 вольт хүртэл ажилладаг өндөр талын тохиргоотой N сувгийн MOSFET эсвэл IGBT хөтөч болгон ашиглаж болно. IR2104 нь MOSFET-ийг [2] хагас гүүрний тохиргоонд хөтөлдөг. IRFP150 MOSFET -ийн өндөр оролтын багтаамжийн хувьд асуудал гардаггүй. IR2104 гэх мэт MOSFET драйверууд ашигтай байдаг шалтгаан нь энэ юм. C1 ба C2 конденсаторыг хөдөлгүүрийн дуу чимээ, EMI -ийг бууруулахад ашигладаг. MOSFET -ийн хамгийн их зөвшөөрөгдөх хүчдэл нь 100 В байна. Тиймээс би дор хаяж 100 В -ийн багтаамжтай конденсаторыг ашигласан. Хэрэв та ачааллын хүчдэл босго давахгүй гэдэгт итгэлтэй байгаа бол (жишээлбэл 12V тогтмол гүйдлийн мотор) конденсаторын хүчдэлийг 25V болгож бууруулж, түүний багтаамжийн утгыг нэмэгдүүлэх боломжтой (жишээлбэл 1000uF-25V). SD зүү нь 4.7K эсэргүүцэлтэйгээр татагдсан. Дараа нь та чипийг идэвхжүүлэхийн тулд энэ зүү дээр тогтвортой байдлын логик түвшний хүчдэлийг ашиглах ёстой. Та ХОУХ -ийн импульсээ IN зүү рүү оруулах ёстой.

[2]: ПХБ -ийн самбар

ПХБ-ийн схемийг 2-р зурагт үзүүлэв. Энэ нь төхөөрөмжийн тогтвортой байдлыг хангахын тулд дуу чимээ, түр зуурын байдлыг багасгах зорилгоор хийгдсэн.

Алхам 4: Зураг-2, Мотор жолоочийн схемд зориулагдсан ПХБ-ийн зохион байгуулалт

Надад IR2104 [1] ба IRFP150 [2] бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн ПХБ -ийн ул мөр, бүдүүвч тэмдэг байгаагүй. Тиймээс би цагаа дэмий үрж, номын санг эхнээс нь зохиохын оронд SamacSys -ийн өгсөн тэмдэг [3] [4] -ийг ашигладаг. Та "бүрэлдэхүүн хэсгийн хайлтын систем" эсвэл CAD залгаасыг ашиглаж болно. Би Altium Designer-ийг ашиглан схем ба ПХБ-ийг зурсан тул SamacSys Altium залгаасыг шууд ашигласан [5] (зураг-3).

Алхам 5: Зураг-3, IR2104 ба IRFN150N-ийн сонгосон бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн номын сан

Зураг-4 нь ПХБ-ийн хавтангийн 3D дүр төрхийг харуулав. 3D харагдац нь самбарыг шалгах, бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг байрлуулах журмыг сайжруулдаг.

Алхам 6: Зураг-4, Мотор жолоочийн ПХБ-ийн хавтангийн 3D дүрслэл

[3] Ассемблей Тиймээс хэлхээг бүтээж, бүтээцгээе. Би самбарыг хурдан угсарч, хэлхээг туршихын тулд хагас гар хийцийн ПХБ хавтан ашигласан (зураг-5).

Алхам 7: Зураг-5, Загварын анхны прототип (Хагас гар хийцийн ПХБ дээр), Дээд харах

Энэ өгүүллийг уншсаны дараа та хэлхээний жинхэнэ ажиллагааны талаар 100% итгэлтэй байна. Тиймээс ПХБ -ийг PCBWay гэх мэт мэргэжлийн ПХБ үйлдвэрлэх компанид захиалж, гагнах, угсрах самбараа хөгжилтэй өнгөрүүлээрэй. Зураг-6-д угсарсан ПХБ-ийн хавтангийн доод хэсгийг харуулав. Таны харж байгаагаар зарим замыг гагнуурын маскаар бүрэн бүрхээгүй байна. Үүний шалтгаан нь эдгээр замууд их хэмжээний гүйдэл дамжуулж болзошгүй тул нэмэлт зэсийн дэмжлэг хэрэгтэй болно. ПХБ -ийн ердийн зам нь их хэмжээний гүйдлийг тэсвэрлэдэггүй бөгөөд эцэст нь дулаарч, шатах болно. Энэ бэрхшээлийг даван туулахын тулд (хямд аргаар) та нүцгэн нүцгэн зэс утсыг гагнах ёстой (зураг-7). Энэ арга нь замын одоогийн дамжуулах чадварыг сайжруулдаг.

Алхам 8: Зураг 6

Алхам 9: Зураг-7, зузаан нүцгэн зэс утас

[4] Туршилт ба хэмжилт YouTube дээр өгсөн видео нь ачааны машины салхины шил арчигч DC мотортой самбарын бодит туршилтыг харуулж байна. Би ХОУХ -ны импульсийг функц генератороор хангаж, моторын утсан дээрх импульсийг шалгаж үзсэн. Түүнчлэн, ачааллын одоогийн хэрэглээ нь ХОУХ -ны үүргийн мөчлөгтэй шууд хамааралтай болохыг харуулсан.

[5] Билл материал

Хүснэгт-1 нь нэхэмжлэлийн материалыг харуулав.

Алхам 10: Хүснэгт-1, Хэлхээний материал

Ашигласан материал [1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: Эх сурвалж (Gerber татаж авах/ПХБ захиалах)