DC საავტომობილო დრაივერი Power Mosfets– ის გამოყენებით [PWM კონტროლირებადი, 30A Half Bridge]: 10 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

ძირითადი წყარო (ჩამოტვირთეთ გერბერი/შეუკვეთეთ PCB):

Ნაბიჯი 1:

DC ძრავები ყველგან არის, ჰობი პროგრამებიდან დაწყებული რობოტექნიკითა და სამრეწველო სფეროებით. ამიტომ არსებობს ფართო გამოყენება და მოთხოვნა შესაფერისი და ძლიერი DC ძრავის დრაივერებზე. ამ სტატიაში ჩვენ ვისწავლით როგორ შევქმნათ იგი. თქვენ შეგიძლიათ აკონტროლოთ ის მიკროკონტროლის, არდუინოს, ჟოლოს Pi ან თუნდაც დამოუკიდებელი PWM გენერატორის ჩიპის გამოყენებით. გათბობის და გაგრილების სათანადო მეთოდების გამოყენებით, ამ წრეს შეუძლია გაუმკლავდეს დენებს 30A– მდე.

[1]: მიკროსქემის ანალიზი სქემის გული არის IR2104 MOSFET დრაივერის ჩიპი [1]. ეს არის პოპულარული და მოქმედი MOSFET დრაივერის IC. სქემის სქემატური დიაგრამა ნაჩვენებია ფიგურა 1-ში.

ნაბიჯი 2: ფიგურა -1, ძლიერი DC ძრავის სქემატური დიაგრამა

ნაბიჯი 3:

IR2104 მონაცემთა ცხრილის მიხედვით [1]:”IR2104 (S) არის მაღალი ძაბვის, მაღალსიჩქარიანი MOSFET და IGBT დრაივერები, დამოკიდებული მაღალი და დაბალი გვერდითი მითითებული გამომავალი არხებით. საკუთრების HVIC და საკეტი იმუნური CMOS ტექნოლოგიები იძლევა მყარ მონოლითურ კონსტრუქციას. ლოგიკური შეყვანა თავსებადია სტანდარტულ CMOS ან LSTTL გამომავალთან, 3.3V ლოგიკამდე. გამომავალი დრაივერები აღჭურვილია მაღალი იმპულსური დენის ბუფერული საფეხურით, რომელიც შექმნილია მძღოლის მინიმალური გადაკვეთაზე. მცურავი არხი შეიძლება გამოყენებულ იქნას N არხის სიმძლავრის MOSFET ან IGBT მართვისთვის მაღალი მხარის კონფიგურაციით, რომელიც მუშაობს 10-დან 600 ვოლტამდე.” IR2104 მართავს MOSFET– ებს [2] ნახევარ ხიდის კონფიგურაციით. არ არსებობს პრობლემა IRFP150 MOSFET– ების მაღალი შემავალი ტევადობით. ეს არის მიზეზი იმისა, რომ MOSFET დრაივერები, როგორიცაა IR2104, სასარგებლოა. კონდენსატორები C1 და C2 გამოიყენება ძრავის ხმაურის და EMI შესამცირებლად. MOSFET– ის მაქსიმალური ამტანი ძაბვა არის 100 ვ. მე გამოვიყენე 100V რეიტინგული კონდენსატორები მინიმუმ. თუ დარწმუნებული ხართ, რომ თქვენი დატვირთვის ძაბვა არ გადალახავს ზღურბლს (მაგალითად 12V DC ძრავა), მაშინ შეგიძლიათ შეამციროთ კონდენსატორების ძაბვა 25 ვ-მდე, მაგალითად და გაზარდოთ მათი ტევადობის მნიშვნელობები (მაგალითად 1000uF-25V). SD პინი დაიშალა 4.7K რეზისტორით. შემდეგ თქვენ უნდა გამოიყენოთ სტაბილური მდგომარეობის ლოგიკური დონის ძაბვა ამ პინზე ჩიპის გასააქტიურებლად. თქვენ ასევე უნდა შეიყვანოთ თქვენი PWM პულსი IN პინზე.

[2]: PCB დაფა

სქემატური PCB განლაგება ნაჩვენებია ფიგურა 2-ში. ის შექმნილია ისე, რომ შეამციროს ხმაური და გარდამავალი, რაც ხელს შეუწყობს მოწყობილობის სტაბილურობას.

ნაბიჯი 4: ფიგურა -2, შემუშავებული PCB განლაგება საავტომობილო მძღოლის სქემატური სქემისთვის

მე არ მქონდა PCB ნაკვალევი და IR2104 [1] და IRFP150 [2] კომპონენტების PCB ნაკვალევი. ამიტომ, მე ვიყენებ SamacSys– ის მიერ მოწოდებულ სიმბოლოებს [3] [4], იმის ნაცვლად, რომ დრო დავკარგო და ბიბლიოთეკები ნულიდან შევქმნა. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ "კომპონენტის საძიებო სისტემა" ან CAD მოდული. იმის გამო, რომ მე გამოვიყენე Altium Designer სქემატური და PCB დასახატად, მე პირდაპირ გამოვიყენე SamacSys Altium მოდული [5] (ფიგურა -3).

ნაბიჯი 5: ფიგურა -3, შერჩეული კომპონენტის ბიბლიოთეკები IR2104 და IRFN150N

ფიგურა -4 გვიჩვენებს PCB დაფის 3D ხედს. 3D ხედი აუმჯობესებს დაფის და კომპონენტების განთავსების შემოწმების პროცედურას.

ნაბიჯი 6: ფიგურა -4, საავტომობილო დრაივერის PCB დაფის 3D ხედი

[3] ასამბლეა მოდით შევქმნათ და ავაშენოთ წრე. მე უბრალოდ გამოვიყენე ნახევრად ხელნაკეთი PCB დაფა, რომ შევძლო დაფის სწრაფად აწყობა და მიკროსქემის შემოწმება (ფიგურა -5).

ნაბიჯი 7: ფიგურა -5, დიზაინის პირველი პროტოტიპი (ნახევრად ხელნაკეთი PCB- ზე), ზედა ხედი

ამ სტატიის წაკითხვის შემდეგ, თქვენ 100% დარწმუნებული ხართ სქემის ნამდვილ მუშაობაში. ამიტომ შეუკვეთეთ PCB პროფესიონალურ PCB წარმოების კომპანიას, როგორიცაა PCBWay და გაერთეთ თქვენი შედუღების და აწყობილი დაფით. ფიგურა -6 გვიჩვენებს აწყობილი PCB დაფის ქვედა ხედს. როგორც ხედავთ, ზოგიერთი ბილიკი სრულად არ არის დაფარული გამწოვი ნიღბით. მიზეზი ის არის, რომ ამ ბილიკებს შეიძლება ჰქონდეთ მნიშვნელოვანი ოდენობა, ამიტომ მათ სჭირდებათ დამატებითი სპილენძის მხარდაჭერა. ნორმალური PCB ბილიკი ვერ მოითმენს დინების დიდ რაოდენობას და საბოლოოდ, ის გაცხელდება და დაიწვება. ამ გამოწვევის დასაძლევად (იაფი მეთოდით), თქვენ უნდა შეკრათ სქელ შიშველ სპილენძის მავთულს (ფიგურა -7) დაუფარულ ადგილებში. ეს მეთოდი აძლიერებს ბილიკის მიმდინარე გადაცემის შესაძლებლობას.

ნაბიჯი 8: ფიგურა -6, PCB დაფის პროტოტიპის ქვედა ხედი, დაუფარავი ბილიკები

ნაბიჯი 9: ფიგურა -7, სქელი შიშველი სპილენძის მავთული

[4] ტესტი და გაზომვა მოწოდებული YouTube ვიდეო აჩვენებს დაფის ნამდვილ გამოცდას მანქანის საქარე მინის გამწმენდი DC ძრავით, როგორც დატვირთვა. მე მივაწოდე PWM პულსი ფუნქციის გენერატორს და გამოვიკვლიე ძრავის მავთულის პულსი. ასევე, ნაჩვენებია დატვირთვის მიმდინარე მოხმარების ხაზოვანი კორელაცია PWM სამუშაო ციკლთან.

[5] მასალების ბილი

ცხრილი -1 გვიჩვენებს მასალების ანგარიშს.

ნაბიჯი 10: ცხრილი -1, სქემის მასალები

წყაროები [1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: წყარო (გერბერის გადმოწერა/შეკვეთის PCB)