डीसी मोटर चालक पावर मॉसफेट का उपयोग कर रहा है [पीडब्लूएम नियंत्रित, ३०ए हाफ ब्रिज]: १० कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

मुख्य स्रोत (जरबर डाउनलोड करें/पीसीबी ऑर्डर करें):

चरण 1:

शौक अनुप्रयोगों से लेकर रोबोटिक्स और औद्योगिक क्षेत्रों तक, डीसी मोटर्स हर जगह हैं। इसलिए उपयुक्त और शक्तिशाली डीसी मोटर चालकों के लिए व्यापक उपयोग और अनुरोध है। इस लेख में, हम एक बनाना सीखेंगे। आप इसे एक माइक्रोकंट्रोलर, एक Arduino, एक रास्पबेरी पाई या यहां तक कि एक स्टैंडअलोन PWM जनरेटर चिप का उपयोग करके नियंत्रित कर सकते हैं। एक उचित हीटसिंक और शीतलन विधियों का उपयोग करके, यह सर्किट 30A तक की धाराओं को संभाल सकता है।

[१]: सर्किट विश्लेषणसर्किट का दिल एक IR२१०४ MOSFET ड्राइवर चिप है [1]। यह एक लोकप्रिय और लागू MOSFET ड्राइवर IC है। सर्किट का योजनाबद्ध आरेख चित्र -1 में दिखाया गया है।

चरण 2: चित्र-1, शक्तिशाली डीसी मोटर चालक का योजनाबद्ध आरेख

चरण 3:

IR2104 डेटाशीट के अनुसार [1]: "IR2104(S) हाई वोल्टेज, हाई-स्पीड पावर MOSFET और IGBT ड्राइवर हैं, जिनमें निर्भर हाई और लो साइड रेफरेंस आउटपुट चैनल हैं। मालिकाना एचवीआईसी और लैच प्रतिरक्षा सीएमओएस प्रौद्योगिकियां ऊबड़-खाबड़ मोनोलिथिक निर्माण को सक्षम बनाती हैं। लॉजिक इनपुट मानक CMOS या LSTTL आउटपुट के साथ संगत है, 3.3V लॉजिक तक। आउटपुट ड्राइवरों में न्यूनतम चालक क्रॉस-चालन के लिए डिज़ाइन किया गया एक उच्च पल्स वर्तमान बफर चरण होता है। फ्लोटिंग चैनल का उपयोग एन-चैनल पावर MOSFET या IGBT को हाई साइड कॉन्फ़िगरेशन में चलाने के लिए किया जा सकता है जो 10 से 600 वोल्ट तक संचालित होता है।” IR2104 MOSFETs [2] को हाफ-ब्रिज कॉन्फ़िगरेशन में चलाता है। IRFP150 MOSFETs के उच्च इनपुट समाई के साथ कोई समस्या नहीं है। यही कारण है कि MOSFET ड्राइवर जैसे IR2104 उपयोगी हैं। कैपेसिटर C1 और C2 का उपयोग मोटर के शोर और ईएमआई को कम करने के लिए किया जाता है। अधिकतम सहनीय MOSFETs वोल्टेज 100V है। इसलिए मैंने कम से कम 100V रेटेड कैपेसिटर का इस्तेमाल किया। यदि आप सुनिश्चित हैं कि आपका लोड वोल्टेज थ्रेशोल्ड पास नहीं करता है (उदाहरण के लिए एक 12 वी डीसी मोटर), तो आप कैपेसिटर के वोल्टेज को 25V तक घटा सकते हैं और इसके बजाय उनके कैपेसिटेंस मान बढ़ा सकते हैं (उदाहरण के लिए 1000uF-25V)। एसडी पिन 4.7K रोकनेवाला के साथ नीचे खींच लिया गया है। फिर आपको चिप को सक्रिय करने के लिए इस पिन पर एक स्थिर स्थिति तर्क स्तर वोल्टेज लागू करना होगा। आपको अपनी PWM पल्स को IN पिन में भी इंजेक्ट करना होगा।

[२]: पीसीबी बोर्ड

योजनाबद्ध का पीसीबी लेआउट चित्र -2 में दिखाया गया है। यह डिवाइस की स्थिरता में मदद करने के लिए शोर और क्षणिक को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

चरण 4: चित्रा -2, मोटर चालक के लिए डिज़ाइन किया गया पीसीबी लेआउट योजनाबद्ध

मेरे पास IR2104 [1] और IRFP150 [2] घटकों के PCB पदचिह्न और योजनाबद्ध प्रतीक नहीं थे। इसलिए मैं अपना समय बर्बाद करने और पुस्तकालयों को खरोंच से डिजाइन करने के बजाय, SamacSys द्वारा प्रदान किए गए प्रतीकों [3] [4] का उपयोग करता हूं। आप या तो "घटक खोज इंजन" या सीएडी प्लगइन का उपयोग कर सकते हैं। चूँकि मैंने योजनाबद्ध और PCB को आकर्षित करने के लिए Altium Designer का उपयोग किया था, इसलिए मैंने सीधे SamacSys Altium प्लगइन [5] (आकृति -3) का उपयोग किया।

चरण 5: चित्र-3, IR2104 और IRFN150N के लिए चयनित घटक पुस्तकालय

चित्र-4 पीसीबी बोर्ड का 3डी दृश्य दिखाता है। 3डी व्यू बोर्ड की निरीक्षण प्रक्रिया और कंपोनेंट प्लेसमेंट में सुधार करता है।

चरण 6: चित्र-4, मोटर चालक पीसीबी बोर्ड का 3डी दृश्य

[३] विधानसभा तो चलिए सर्किट का निर्माण और निर्माण करते हैं। बोर्ड को जल्दी से इकट्ठा करने और सर्किट का परीक्षण करने में सक्षम होने के लिए मैंने सिर्फ एक अर्ध-घर का बना पीसीबी बोर्ड का उपयोग किया (आंकड़ा -5)।

चरण 7: चित्र-5, डिजाइन का पहला प्रोटोटाइप (अर्ध-घर में बने पीसीबी पर), शीर्ष दृश्य

इस लेख को पढ़ने के बाद, आप सर्किट के सही संचालन के बारे में 100% सुनिश्चित हैं। इसलिए पीसीबी को एक पेशेवर पीसीबी निर्माण कंपनी, जैसे पीसीबीवे को ऑर्डर करें, और अपने सोल्डरिंग और असेंबल बोर्ड के साथ मज़े करें। चित्रा -6 इकट्ठे पीसीबी बोर्ड का निचला दृश्य दिखाता है। जैसा कि आप देख सकते हैं, कुछ ट्रैक पूरी तरह से सोल्डर-मास्क से ढके नहीं हैं। इसका कारण यह है कि इन पटरियों में महत्वपूर्ण मात्रा में करंट हो सकता है, इसलिए उन्हें अतिरिक्त तांबे के समर्थन की आवश्यकता होती है। एक सामान्य पीसीबी ट्रैक अधिक मात्रा में करंट बर्दाश्त नहीं कर सकता है और अंततः, यह गर्म हो जाएगा और जल जाएगा। इस चुनौती को दूर करने के लिए (एक सस्ती विधि के साथ), आपको खुले क्षेत्रों पर एक मोटे नंगे तांबे के तार (आकृति -7) को मिलाप करना चाहिए। यह विधि ट्रैक की वर्तमान संचरण क्षमता को बढ़ाती है।

चरण 8: चित्रा -6, पीसीबी बोर्ड प्रोटोटाइप का एक निचला दृश्य, खुला ट्रैक

चरण 9: चित्र-7, एक मोटा, नंगे तांबे का तार

[४] परीक्षण और मापन प्रदान किया गया YouTube वीडियो लोड के रूप में कार के विंडस्क्रीन वाइपर डीसी मोटर के साथ बोर्ड के वास्तविक परीक्षण को प्रदर्शित करता है। मैंने पीडब्लूएम पल्स को एक फ़ंक्शन जनरेटर के साथ प्रदान किया है और मोटर तारों पर दालों की जांच की है। इसके अलावा, पीडब्लूएम शुल्क चक्र के साथ लोड की वर्तमान खपत के रैखिक सहसंबंध ने प्रदर्शित किया है।

[५] सामग्री का बिल

तालिका-1 में सामग्री का बिल दिखाया गया है।

चरण 10: तालिका-1, सर्किट सामग्री का बिल

संदर्भ [1]:

[२]:

[३]:

[४]:

[५]:

[६]: स्रोत (गेरबर पीसीबी को डाउनलोड/ऑर्डर करना)