Variklio greičio valdymas su MOSFET

Yra daug programų MOSFET nuo pramonės sektoriaus iki buitinių prietaisų, tokių kaip variklio greičio reguliavimas, šviesos pritemdymas, elektroninių signalų stiprinimas ir perjungimas elektroniniuose įrenginiuose, kaip inverteris, aukšto dažnio stiprintuvas ir daugelis kitų. Paprastai jie yra įvairių dydžių, kad atitiktų įvairius elektroninių projektų poreikius. MOSFET naudojami, kai reikia mažu signalu valdyti dideles įtampas ir sroves. Šiame straipsnyje pateikiama trumpa informacija apie vieną iš MOSFET taikomųjų programų, pavyzdžiui, kaip sukurti a variklio greičio valdymas su MOSFET .

Variklio greičio valdymas su MOSFET

Šiuolaikinėje visuomenėje elektros variklių greičio reguliavimas yra visur, nes jis yra reikšmingas skirtingoms mašinoms. Elektros variklių reikalingos funkcijos ir našumas yra platus. Kai sutelkiame dėmesį į variklio greičio valdymo dalį, žingsninių ir servo variklių greitį galima valdyti impulsų traukiniu, o nuolatinės srovės ir indukcinio variklio greičio valdymas be šepetėlių gali būti atliekamas naudojant nuolatinę įtampą arba išorinį rezistorių. Šiuo metu daugelyje pramonės šakų elektros varikliai naudojami kaip nepakeičiamas energijos šaltinis. Tačiau variklio greičio reguliavimas yra būtinas, nes tai tiesiogiai veikia mašinos veikimą, kokybę ir darbo rezultatą.

Pagrindinis tikslas yra sukurti grandinę reguliuoti nuolatinės srovės variklio greitį su MOSFET. MOSFET yra tranzistoriaus tipas, naudojamas stiprinti arba perjungti įtampą grandinėse. Šioje grandinėje naudojamas MOSFET tipas yra patobulinimo režimas MOSFET, kuris veikia tik patobulinimo režimu. Tai reiškia, kad šis tranzistorius bus išjungtas, kai nebus tiekiama įtampa į vartų gnybtą, ir jis bus įjungtas, kai bus teikiama įtampa. Taigi tranzistorius idealiai tinka naudoti kaip jungiklis nuolatinės srovės varikliui valdyti.

Nuolatinės srovės variklis naudojamas įvairioms reikmėms, pvz., robotams, prietaisams, žaislams ir kt. Taigi daugelyje nuolatinės srovės variklių variklio greičio ir krypties valdymas yra labai svarbus. Čia mes paaiškinsime, kaip sukurti paprastą nuolatinės srovės variklio valdiklį su MOSFET.

Reikalingi komponentai:

Šiam nuolatinės srovės variklio valdikliui pagaminti reikalingi komponentai yra 12 V baterija, 100 K potenciometras , IRF540N E-MOSFET, nuolatinės srovės variklis ir jungiklis.

Jungtys:

Šio nuolatinės srovės variklio greičio reguliavimo jungtys su IRF540N EMOSFET sekti kaip;

IRF540 E-MOSFET vartų gnybtas yra prijungtas prie potenciometro, šaltinio gnybtas yra prijungtas prie teigiamo variklio laido, o MOSFET išleidimo gnybtas yra prijungtas prie teigiamo akumuliatoriaus gnybto per jungiklį.

Variklio neigiamas laidas yra prijungtas prie neigiamo akumuliatoriaus gnybto.

Potenciometro išvesties gnybtas yra prijungtas prie MOSFET gnybto, GND yra prijungtas prie neigiamo akumuliatoriaus gnybto per neigiamą variklio laidą, o VCC kaištis yra prijungtas prie teigiamo akumuliatoriaus gnybto per MOSFET išleidimo gnybtą. ir perjungti.

Darbas

Uždarius jungiklį S, įtampa tiekiama MOSFET užtvaro gnybte, todėl srovė tiekiama iš išleidimo (D) gnybto į šaltinį (S). Po to srovė pradeda tekėti per visą nuolatinės srovės variklį ir variklis pradeda suktis. Į nuolatinės srovės variklį tiekiamos srovės sumą galima paprasčiausiai reguliuoti tiesiog reguliuojant potenciometrą, o po to jis keičia įtampą MOSFET vartų gnybte. Taigi mes galime valdyti nuolatinės srovės variklio greitį valdydami įtampą MOSFET vartų gnybte. Norėdami padidinti nuolatinės srovės variklio greitį, turime padidinti įtampą MOSFET vartų gnybte.

Čia IRF540N MOSFET pagrindu sukurta nuolatinės srovės variklio valdiklio grandinė buvo sukurta valdyti greitį variklis . Šią grandinę labai paprasta suprojektuoti naudojant MOSFET ir potenciometrą. Variklio greitį galime valdyti tiesiog valdydami įtampą MOSFET vartų gnybte.

MOSFET privalumai variklio greičio valdymui:

Tranzistoriai atlieka pagrindinį vaidmenį variklio greičio valdymo grandinėse, o MOSFET (metalo oksido ir puslaidininkio lauko efekto tranzistoriai) dėl kelių priežasčių dažnai yra labiau vertinami, palyginti su kitų tipų tranzistoriais, pvz. . Šiame straipsnyje mes išnagrinėsime MOSFET naudojimo pranašumus ir pritaikymus variklio greičio valdymui, palyginti su kitais tranzistoriais.

• Didelis efektyvumas :
  • MOSFET turi labai mažą varžą įjungimui (RDS(on)), todėl variklio valdymo grandinėse išsklaido mažiausią galią ir yra didelis efektyvumas.
  • Šis didelis efektyvumas reiškia, kad generuojama mažiau šilumos, todėl sumažėja sudėtingų aušinimo sistemų poreikis, todėl MOSFET yra tinkami didelės galios programoms.
• Greitas perjungimo greitis :
  • MOSFET turi labai greitą perjungimo greitį, paprastai nanosekundžių diapazone.
  • Šis greitas atsakas leidžia tiksliai valdyti variklio greitį ir kryptį, todėl jie tinka naudoti, kai reikia greitai keisti.
• Maža vartų pavaros galia :
  • MOSFET reikia minimalios vartų pavaros galios, kad būtų galima perjungti įjungimo ir išjungimo būsenas.
  • Ši charakteristika sumažina tranzistoriui valdyti reikalingą galią, todėl sukuriamos energiją taupančios variklio valdymo sistemos.
• Nereikia vartų srovės :
  • Skirtingai nuo BJT, MOSFET nereikia nuolatinės vartų srovės, kad ji liktų įjungta, o tai sumažina valdymo grandinės energijos suvartojimą.
  • Tai ypač naudinga baterijomis maitinamose programose, kur energijos vartojimo efektyvumas yra labai svarbus.
• Temperatūros tolerancija :
  • MOSFET gali veikti plačiame temperatūrų diapazone, todėl tinka tiek itin šaltai, tiek karštai aplinkai.
  • Ši funkcija vertinga tokiose srityse kaip automobilių sistemos ir pramoninės mašinos.
• Sumažintas EMI :
  • MOSFET generuoja mažiau elektromagnetinių trukdžių (EMI), palyginti su BJT ir IGBT.
  • Tai labai svarbu tais atvejais, kai EMI gali trikdyti netoliese esančius elektroninius įrenginius ar sistemas.

Variklio greičio valdymo su MOSFET pritaikymai:

• Elektrinės transporto priemonės (EV) ir hibridinės transporto priemonės :
  • MOSFET dažniausiai naudojami elektrinių ir hibridinių transporto priemonių variklių valdymo sistemose.
  • Jie siūlo efektyvų ir tikslų elektros variklių valdymą, taip pagerindami transporto priemonės veikimą ir atstumą.
• Pramoninė automatika :
  • Pramonėje MOSFET pagrįstas variklio greičio valdymas naudojamas konvejerių juostoms, robotinėms rankoms ir kitoms automatizuotoms sistemoms.
  • Greitas MOSFET perjungimo greitis užtikrina tikslų ir reaguojantį gamybos procesų valdymą.
• Buitinė technika :
  • MOSFET yra buitiniuose prietaisuose, tokiuose kaip skalbimo mašinos, oro kondicionieriai ir ventiliatoriai, skirti valdyti variklio greitį.
  • Dėl jų efektyvumo ir mažo šilumos generavimo jie idealiai tinka energiją taupantiems prietaisams.
• ŠVOK sistemos :
  • Šildymo, vėdinimo ir oro kondicionavimo (ŠVOK) sistemose naudojami MOSFET ventiliatorių ir kompresorių variklių greičiui valdyti.
  • Tai padeda taupyti energiją ir tiksliai reguliuoti temperatūrą.
• Drono varymas :
  • Norint išlaikyti stabilumą ir manevringumą, dronams reikalingas efektyvus variklio greičio reguliavimas.
  • MOSFET pirmenybė teikiama dronų variklių valdymo grandinėse dėl mažo svorio ir didelio efektyvumo.
• Kompiuterių aušinimo sistemos :
  • MOSFET naudojami kompiuterių aušinimo ventiliatoriuose, kad būtų galima reguliuoti ventiliatoriaus greitį pagal temperatūrą, užtikrinant optimalų aušinimo efektyvumą ir minimalų triukšmą.
• Elektriniai traukiniai ir lokomotyvai :
  • MOSFET yra naudojami elektrinių traukinių ir lokomotyvų variklių valdymo sistemose, siekiant efektyviai reguliuoti greitį ir kryptį.
• Atsinaujinančios energijos sistemos :
  • Vėjo turbinos ir saulės sekimo sistemos naudoja MOSFET, kad valdytų variklių greitį ir optimizuotų energijos gamybą.

Apibendrinant galima pasakyti, kad MOSFET siūlo daugybę variklio greičio valdymo pranašumų, įskaitant didelį efektyvumą, greitą perjungimo greitį, mažus vartų pavaros galios reikalavimus ir sumažintą EMI. Dėl šių pranašumų jie yra tinkamiausias pasirinkimas įvairiose srityse – nuo ​​elektrinių transporto priemonių ir pramoninės automatikos iki buitinės technikos ir atsinaujinančios energijos sistemų. MOSFET universalumas ir patikimumas daro juos šiuolaikinės variklio valdymo technologijos kertiniu akmeniu.