Technologie PCB - Recommandation de PCB de conception de circuit de conducteur de moteur

Objectifs de conception des circuits d'entraînement de moteur à courant continu

Lors de la conception d'un circuit d'entraînement de moteur à courant continu, les points suivants sont principalement pris en compte:

1. Fonction: le moteur est - il unidirectionnel ou bidirectionnel? Avez - vous besoin d'ajuster la vitesse? Pour un entraînement moteur unidirectionnel, une triode haute puissance ou un mosfett ou un relais peut entraîner directement le moteur. Lorsque le moteur doit tourner dans les deux sens, un circuit à pont en H composé de quatre composants PCB d'alimentation peut être utilisé ou un relais bipolaire à double jet peut être utilisé. Si le réglage de la vitesse n'est pas nécessaire, il suffit d'utiliser un relais; Mais si vous avez besoin de vitesse, vous pouvez utiliser des Triodes, des FET et d'autres éléments de commutation pour obtenir une vitesse PWM (modulation de largeur d'impulsion).

2. Performance: pour le circuit d'entraînement du moteur PWM, il existe principalement les indicateurs de performance suivants.

1) gamme de courant et de tension de sortie, qui détermine la puissance du moteur que le circuit peut piloter.

2) rendement élevé, rendement élevé signifie non seulement économiser de l'énergie, mais aussi réduire la production de chaleur du circuit d'entraînement. Pour améliorer l'efficacité du circuit, nous pouvons garantir l'état de commutation des dispositifs de puissance, empêchant la conduction de l'état commun (des problèmes peuvent survenir avec un pont en H ou un circuit Push - pull, c'est - à - dire que les deux dispositifs de puissance court - circuitent simultanément l'alimentation).

3) influence sur les entrées de contrôle. L'entrée du circuit d'alimentation doit être bien isolée du signal pour éviter que des tensions et des courants élevés n'entrent dans le circuit de commande principal, qui peut être isolé par une impédance d'entrée élevée ou par un photocoupleur.

4) effet sur la puissance. La conduction en mode commun provoque une chute instantanée de la tension d'alimentation et une contamination de l'alimentation haute fréquence. Un courant important peut provoquer des fluctuations de la ligne de terre.

5) fiabilité. Quel que soit le signal de commande ou la charge passive ajoutée, le circuit d'entraînement du moteur doit être aussi sûr que possible.

A. entrée et conversion de niveau:

Le câble de signal d'entrée est introduit par data. La broche 1 est un câble de terre et le reste est un câble de signal. Notez que la broche 1 est reliée à la masse par une résistance de 2K ohms. Cette résistance peut fournir un chemin de retour du courant de signal lorsque la carte de pilotage et le MCU sont alimentés séparément. Cette résistance empêche les interférences causées par des courants élevés circulant le long de la ligne dans la ligne de masse de la carte mère du MCU lorsque la carte de commande partage l'alimentation avec le MCU. En d'autres termes, cela revient à séparer la ligne de masse de la plaque d'entraînement de la ligne de masse du MCU pour obtenir un « point de mise à la terre».

L'amplificateur opérationnel haute vitesse kf347 (également appelé tl084) joue le rôle d'un comparateur comparant le signal logique d'entrée à la tension de référence de 2,7 V du voyant et de la diode en un signal carré approximant l'amplitude de la tension d'alimentation. La plage de tension d'entrée du kf347 ne doit pas être proche de la tension d'alimentation négative, sinon des erreurs se produiront. Ainsi, une diode empêchant le débordement de la plage de tension est ajoutée à la borne d'entrée de l'amplificateur opérationnel. Il y a deux résistances à l'entrée, l'une pour limiter le courant et l'autre pour tirer l'entrée vers le bas

Pause.

Ni le lm339 ni aucun autre comparateur à sortie ouverte ne peut être utilisé à la place d'un amplificateur opérationnel, car l'impédance de sortie de haut niveau de la sortie ouverte est supérieure à 1000 ohms et la chute de tension est si importante que la triode ci - dessous ne peut pas être coupée.

B. Section d'entraînement de la porte:

Un circuit composé d'une triode, d'une résistance et d'un régulateur de tension amplifie encore le signal, pilote la grille du Fett et retarde avec la capacité de grille du Fett lui - même (environ 1000 PF), empêchant la conduction simultanée du Fett sur le bras inférieur du pont en H ("common State on") de provoquer un court - circuit de l'alimentation.

Lorsque la sortie de l'amplificateur opérationnel est basse (environ 1V à 2V, impossible d'atteindre complètement zéro), la triode inférieure est bloquée et le fets est passant. La triode supérieure est passante et le fets est bloqué et la sortie est au niveau haut. Lorsque la sortie de l'amplificateur opérationnel est au niveau haut (environ VCC - (1V à 2V), il ne peut pas atteindre complètement VCC), la triode inférieure est passante et le fets est bloqué. La triode supérieure est bloquée, le fets est passant et la sortie est basse.

L'analyse ci - dessus est statique, alors que le processus dynamique de l'interrupteur est décrit ci - dessous: la résistance de conduction de la triode est bien inférieure à 2 KHM, de sorte que lorsque la triode bascule de la coupure à l'interrupteur, les charges sur le condensateur de grille Fett peuvent être libérées rapidement et le Fett est également coupé rapidement. Il faut un certain temps pour que la triode passe de la conduction à la grille et coupée soit chargée à travers une résistance de 2 KHM. Ainsi, le MOSFET passe de la conduction à la coupure plus rapidement que le MOSFET passe de la coupure à la conduction. Si l'action de commutation des deux Triodes se produit simultanément, un tel circuit peut rendre le MOSFET supérieur et inférieur d'abord déconnecté puis conducteur, éliminant ainsi le phénomène de conduction syntaxique.

En effet, la variation de la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel nécessite un certain temps pendant lequel la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel est à une valeur intermédiaire entre les tensions d'alimentation positive et négative. A ce moment, les deux Triodes sont conductrices simultanément et le MOSFET est bloqué simultanément. Le circuit réel est donc un peu plus sûr que cet idéal.

La Diode régulée 12V du mosfetett GRID est utilisée pour empêcher le claquage de surtension du mosfetett Grid. La tension de grille du MOSFET général est de 18V ou 20v, directement plus la tension de 24V va claquer, donc la diode régulée ne peut pas être remplacée par une diode normale, mais peut être remplacée par une résistance de 2kow, vous pouvez également obtenir une tension partielle de 12V.

C. Section de sortie du tube à effet de champ:

Il y a des diodes en parallèle inverse entre la source et le drain à l'intérieur du MOSFET haute puissance. Lorsqu'il est connecté au pont en H, ce qui équivaut à quatre diodes déjà connectées en sortie pour éliminer les pics de tension, il n'y a donc pas de diodes externes. Un petit condensateur parallèle de sortie (entre out1 et out2) a un certain avantage à réduire la tension de crête générée par le moteur, mais il y a un effet secondaire du courant de crête lors de l'utilisation de PWM, donc la capacité ne devrait pas être trop grande. Cette capacité peut être omise lors de l'utilisation d'un moteur électrique de faible puissance. Si vous ajoutez ce condensateur, assurez - vous d'utiliser la haute tension, un condensateur en céramique ordinaire peut avoir une panne de court - circuit de claquage.

Un circuit en sortie composé en parallèle d'une résistance, d'une diode électroluminescente et d'un condensateur indique le sens de rotation du moteur.

D. indicateurs de succès:

Tension d'alimentation 15 ~ 30V, courant de sortie continu 5A / moteur, courte durée (10 secondes) jusqu'à 10A, la fréquence PWM peut utiliser 30khz (généralement 1 ~ 10khz). La carte contient quatre unités d'amplification de puissance logiquement indépendantes qui peuvent être directement contrôlées par une machine à puce unique. Réaliser la rotation bidirectionnelle et le réglage de la vitesse du moteur.

E. disposition et câblage PCB:

Les grandes lignes de courant doivent être aussi courtes et épaisses que possible et essayer d'éviter de traverser les trous. Si le trou doit être traversé, le trou doit être agrandi (GT & gt; 1 mm), un petit trou est ouvert dans le Plot et rempli de soudure pendant le soudage, sinon il risque de brûler. En outre, si un tube de régulation est utilisé, la source de FET pour l'alimentation et le fil de terre doit être aussi courte et épaisse que possible, sinon à courant élevé, Dans la conception initiale, une résistance de 0,15 ohm a été insérée entre la source du tube nmos et la masse pour détecter le courant, et cette résistance est devenue responsable de la combustion continue de la carte. Bien entendu, ce problème ne se pose pas si l'on remplace le tube de régulation par une résistance.

Les PCB qui pilotent les circuits nécessitent une technologie de refroidissement spéciale pour résoudre les problèmes de consommation d'énergie. Les substrats de circuits imprimés (PCB), tels que le verre époxy fr - 4, ont une mauvaise conductivité thermique. D'autre part, le cuivre a une bonne conductivité thermique. L'augmentation de la surface de cuivre dans le PCB est donc une solution idéale du point de vue de la gestion thermique. Une feuille de cuivre épaisse (par exemple, 2 onces (68 microns d'épaisseur)) conduit mieux la chaleur qu'une feuille de cuivre mince. Cependant, l'utilisation d'une feuille de cuivre épaisse est coûteuse et difficile à réaliser avec une géométrie fine. En conséquence, l'utilisation de feuilles de cuivre de 1 once (34 microns) est devenue courante. Utilisez - vous généralement une couche externe? OZ à 1 OZ de feuille de cuivre. La couche interne de la carte de circuit imprimé multicouche adopte une surface de cuivre solide avec de bonnes propriétés de dissipation thermique. Cependant, comme ces surfaces de cuivre sont généralement situées au milieu de la pile de cartes, la chaleur s'accumule à l'intérieur de la carte. Augmenter la surface de cuivre de la couche externe du PCB et le connecter ou le « coudre» à la couche interne à travers de multiples Vias aide à transférer la chaleur à l'extérieur de la couche interne.