Tecnología de PCB - Sugerencia de PCB para el diseño del Circuito de conducción del motor

Objetivo de diseño del Circuito de conducción del motor DC

En el diseño del Circuito de conducción del motor DC, se consideran principalmente los siguientes puntos:

1.. Función: el motor es unidireccional o bidireccional? ¿Necesitas ajustar la velocidad?? Para accionamiento de motor unidireccional, El triodo de alta potencia o MOSFET o relé puede conducir directamente el motor. Cuando el motor necesita rotación bidireccional, Un circuito de puente H compuesto por cuatro fuentes de alimentación Componente PCB Se puede utilizar o se puede utilizar un relé bipolar de doble tiro. Si no necesitas acelerar, Sólo relés; Pero si necesitas velocidad, Puedes usar un triodo., fET and other switching components to achieve PWM(pulse width modulation) speed.

2. Rendimiento: para el circuito de conducción del motor PWM, los principales índices de rendimiento son los siguientes.

La corriente de salida y el rango de tensión determinan la Potencia del motor que el circuito puede conducir.

Alta eficiencia, alta eficiencia significa no sólo ahorrar energía, sino también reducir el calor del Circuito de conducción. Con el fin de mejorar la eficiencia del Circuito, podemos garantizar el Estado de conmutación de los dispositivos de potencia y evitar la conducción del Estado común (el puente h o el circuito push - pull pueden tener problemas, es decir, dos dispositivos de potencia hacen cortocircuito de la fuente de alimentación al mismo tiempo).

Influencia en la entrada de control. El circuito de alimentación debe tener un buen aislamiento de la señal en su terminal de entrada para evitar que la alta tensión y la Alta corriente entren en el circuito de control principal, que puede ser aislado por alta Impedancia de entrada o acoplador fotoeléctrico.

Influencia en la fuente de alimentación. La conducción del Estado común puede conducir a una disminución instantánea del voltaje de la fuente de alimentación y a la contaminación de la fuente de alimentación de alta frecuencia. Una gran corriente puede causar fluctuaciones en el cable de tierra.

Fiabilidad. No importa qué señal de control o carga pasiva se añada, el circuito de conducción del motor debe ser lo más seguro posible.

Conversión de entrada y nivel:

El cable de señal de entrada es introducido por los datos. El PIN 1 es un cable de tierra y el resto es un cable de señal. Tenga en cuenta que el pin 1 está conectado a tierra a través de una resistencia de 2k Ohm. La resistencia puede proporcionar una ruta de retorno de corriente de señal cuando la placa de accionamiento y la mcu se alimentan por separado. Cuando la placa de accionamiento comparte la fuente de alimentación con la mcu, la resistencia puede prevenir la interferencia causada por la Alta corriente que fluye a lo largo de los cables a la línea de tierra de la placa base de la mcu. En otras palabras, es equivalente a separar el cable de tierra de la placa de accionamiento del cable de tierra de la mcu para lograr "un punto de tierra".

El amplificador operativo de alta velocidad kf347 (también disponible como tl084) se utiliza como comparador para comparar la señal lógica de entrada con la señal de Onda cuadrada de una tensión de referencia de 2,7 V de la luz indicadora y el diodo con una amplitud de tensión de alimentación aproximada. El rango de tensión de entrada de kf347 no debe estar cerca de la tensión de alimentación negativa, de lo contrario se producirá un error. Por lo tanto, se a ñade un diodo para prevenir el desbordamiento del rango de tensión al terminal de entrada del amplificador operativo. La entrada tiene dos resistencias - una para limitar la corriente y la otra para tirar de la entrada a un nivel bajo

Suspendido.

El lm339 o cualquier otro comparador con una salida de circuito abierto no se puede utilizar para reemplazar el amplificador operativo, ya que la Impedancia de salida de alto nivel de la salida de circuito abierto es superior a 1000 ohmios y la caída de tensión es grande, y los transistores posteriores no se cortarán.

Sección de accionamiento de la puerta:

Un circuito compuesto por un triodo, una resistencia y un regulador de voltaje amplifica aún más la señal, conduce la puerta de la FET, y retrasa usando la Capacitancia de la puerta de la FET misma (alrededor de 1000 PF) para evitar que la fet en los brazos superior e inferior del puente H se encienda simultáneamente ("Estado común encendido") causando un cortocircuito en la fuente de alimentación.

Cuando la salida del amplificador operativo es baja (alrededor de 1v a 2v, no puede llegar a cero completamente), los siguientes triodos se apagan, FET se enciende. El triodo superior se enciende, FET se apaga, y la salida es de alto nivel. Cuando la salida del amplificador operativo es alta (alrededor de VCC - (1v a 2v), no puede alcanzar completamente VCC), los siguientes triodos se encienden y FET se apaga. El triodo superior se apaga, FET se enciende y la salida es baja.

El análisis anterior es estático, y el proceso dinámico del interruptor es el siguiente: la resistencia de conducción del Transistor es mucho menor que 2 KHM, por lo que la carga en el condensador de la puerta del FET se puede liberar rápidamente y el FET se corta rápidamente cuando el Transistor cambia de corte a encendido - apagado. La transición del Transistor de la conducción a la puerta de corte FET toma algún tiempo para cargar a través de una resistencia de 2 KHM. Por lo tanto, la velocidad del MOSFET de la conducción a la Corte es más rápida que la del MOSFET de la Corte a la conducción. Si la acción de conmutación de dos triodos ocurre simultáneamente, el circuito puede hacer que el MOSFET superior e inferior se desconecte primero y luego se encienda, eliminando así el fenómeno de la conducción de Estado común.

De hecho, el voltaje de salida del amplificador operativo puede variar durante un cierto período de tiempo, durante el cual el voltaje de salida del amplificador operativo está en el valor medio entre el voltaje de alimentación positivo y el voltaje de alimentación negativo. En este punto, los dos triodos se encienden al mismo tiempo y el MOSFET se apaga al mismo tiempo. Así que el circuito real es un poco más seguro que el ideal.

El Diodo Zener de 12 V de la puerta MOSFET se utiliza para prevenir la Sobretensión de la puerta MOSFET. En general, la tensión de la puerta MOSFET es de 18v o 20v, y la tensión de 24v se romperá directamente, por lo que el diodo regulador no puede ser reemplazado por un diodo ordinario, sino que puede ser reemplazado por una resistencia de 2kw, o puede obtener una tensión parcial de 12v.

Sección de salida del FET:

Hay diodos conectados en paralelo entre la fuente y el drenaje en MOSFET de alta potencia. Cuando se conecta al puente H, el equivalente de salida está conectado a cuatro diodos para eliminar picos de tensión, por lo que no hay diodos externos. Los condensadores de derivación de salida pequeña (entre out1 y out2) tienen cierto beneficio en la reducción de la tensión máxima generada por el motor, pero tienen el efecto secundario de la corriente máxima cuando se utiliza PWM, por lo que la capacidad no debe ser demasiado grande. Este condensador puede omitirse cuando se utiliza un motor de baja potencia. Si se a ñade este condensador, asegúrese de utilizar alta tensión. El condensador cerámico común puede tener un cortocircuito de ruptura.

El circuito de salida que consiste en resistencia paralela, led y Capacitancia indica la dirección de rotación del motor.

Indicadores de progreso:

Tensión de alimentación 15 ~ 30v, corriente de salida continua 5a / motor, corto tiempo (10 segundos) puede alcanzar 10a, frecuencia PWM puede utilizar 30khz (generalmente 1 ~ 10khz). La placa de circuito contiene cuatro unidades de amplificador de potencia lógicamente independientes, que pueden ser controladas directamente por un solo chip. Realizar la rotación bidireccional y la regulación de velocidad del motor.

Diseño y cableado de PCB:

Las líneas de alta corriente deben ser lo más cortas y gruesas posible y deben evitarse en la medida de lo posible a través del agujero. Si es necesario pasar a través del agujero, el agujero debe ser más grande (más de 1 mm) y un pequeño agujero en la almohadilla y la soldadura debe llenarse durante el proceso de soldadura, de lo contrario puede quemarse. Además, si se utiliza un tubo de ajuste, la fuente de alimentación y la fuente de tierra FET deben ser lo más cortas y gruesas posible, de lo contrario a altas corrientes, La caída de tensión en este cable puede arder a través de la conducción del regulador de sesgo positivo y el transistor. En el diseño original, se insertó una resistencia de 0,15 ohmios entre la fuente del tubo nmos y el suelo para detectar la corriente, que se convirtió en el culpable de la quema continua de la placa de circuito. Por supuesto, este problema no existe si la resistencia se utiliza en lugar del tubo regulador.

El PCB del Circuito de conducción necesita tecnología de refrigeración especial para resolver el problema del consumo de energía. El sustrato de placa de circuito impreso (PCB), como el vidrio epoxi FR - 4, tiene una mala conductividad térmica. Por otro lado, el cobre conduce bien el calor. Por lo tanto, desde el punto de vista de la gestión térmica, aumentar el área de cobre en PCB es una solución ideal. Las láminas de cobre gruesas (por ejemplo, 2 onzas (68 micrones de espesor)) son mejores conductores de calor que las láminas de cobre delgadas. Sin embargo, el uso de láminas de cobre gruesas es costoso y difícil de lograr una geometría fina. Por lo tanto, el uso de una onza (34 micrones) de cobre se ha vuelto común. ¿Normalmente usando una capa externa? Onza a 1 onza de cobre. La superficie sólida de cobre utilizada en la capa interna de la placa de circuito multicapa tiene una buena disipación de calor. Sin embargo, debido a que estas superficies de cobre se encuentran generalmente en el Centro de la pila de placas de circuitos, el calor se acumula dentro de la placa de circuitos. El aumento de la superficie de cobre de la capa exterior del PCB y su conexión o "costura" a través de una pluralidad de agujeros a través de la capa interna ayuda a transferir calor a la parte exterior de la capa interna.