Технология PCB - Предложение PCB

Цель проектирования цепи привода двигателя постоянного тока

При проектировании схемы привода двигателя постоянного тока основное внимание уделяется следующим моментам:

1. Функция: Является ли двигатель односторонним или двусторонним? Нужно ли настраивать скорость? Для одностороннего привода двигателя мощный триод или mosfett или реле может приводить двигатель в движение напрямую. Когда двигатель нуждается в двухстороннем вращении, можно использовать схему H - моста, состоящую из четырех компоненты печатных плат питания, или двухполюсное двойное метательное реле. Если вам не нужна регулировка скорости, просто используйте реле; Но если вам нужна скорость, вы можете использовать триод, fET и другие переключатели для достижения скорости PWM (широтно - импульсная модуляция).  

2.Производительность: Для схем привода двигателя PWM, в основном, есть следующие показатели производительности.

(1) Диапазон выходного тока и напряжения определяет, насколько мощный двигатель может приводить в движение цепь.

(2) Высокая эффективность, высокая эффективность означает не только экономию энергии, но и уменьшение тепла приводной цепи. Чтобы повысить эффективность схемы, мы можем гарантировать состояние переключателя устройства питания, чтобы предотвратить общее состояние провода (может возникнуть проблема с H - мостом или толкающей цепью, то есть два устройства питания одновременно делают короткое замыкание питания).

(3) Влияние на контроль входов. Ввод цепи питания должен иметь хорошую изоляцию сигнала, чтобы предотвратить высокое напряжение и высокий ток от входа в основную цепь управления, которая может быть изолирована высоким входным сопротивлением или фотоэлектрической связью.

(4) Воздействие на источники питания. Совмодовая проводимость может привести к мгновенному снижению напряжения питания и вызвать загрязнение высокочастотного источника питания. Большой ток может вызвать колебания заземления.

(5) Надежность. Независимо от того, какие контрольные сигналы или пассивные нагрузки добавляются, привод двигателя должен быть как можно более безопасным.

А. Ввод и преобразование уровня:

Входные сигнальные кабели вводятся DATA. Вывод 1 - заземляющий кабель, остальное - сигнальный кабель. Обратите внимание, что штырь 1 соединяется с заземлением через резистор 2K Ом. Когда приводная панель и MCU питаются отдельно, резистор может обеспечить путь к обратному потоку сигнального тока. Когда приводная панель делится питанием с MCU, это сопротивление предотвращает помехи, вызванные высоким током, поступающим по линии в заземление основной платы MCU. Другими словами, это эквивалентно разделению заземления приводной пластины от заземления MCU для достижения « небольшого заземления».

Высокоскоростной вычислительный усилитель KF347 (также известный как TL084) выполняет функцию компаратора, сравнивая входной логический сигнал с эталонным напряжением 2,7В индикатора и диода с квадратным волновым сигналом, приближенным к амплитуде напряжения источника питания. Диапазон входного напряжения KF347 не должен приближаться к отрицательному напряжению источника питания, иначе произойдет ошибка. Поэтому диод, предотвращающий переполнение диапазона напряжения, добавляется к входному зажиму операционного усилителя. На входном конце есть два резистора, один для ограничения тока, а другой для снижения входа во время паузы.

LM339 или любой другой компаратор с открытым выходом не может быть использован для замены операционного усилителя, поскольку высокое выходное сопротивление на открытом выходе составляет более 1000 Ом, а напряжение падает настолько сильно, что следующий триод не может быть отрезан.

В. Движущий элемент затвора:

Схема, состоящая из триода, резистора и регулятора напряжения, дополнительно усиливает сигнал, приводя сетку FETT и задерживая ее с использованием собственной сеточной емкости FETT (около 1000 pF), предотвращая одновременное прохождение FETT (« конформный провод») на верхней и нижней стрелах H - моста, вызывая короткое замыкание питания.

Когда выходной конец операционного усилителя низкий (около 1V - 2V, не может полностью достичь нуля), нижний триод закрывается, проводя FETS. Верхний триод ведет, FETS закрывает выход на высокий уровень. Когда выход операционного усилителя высок (около VCC - (от 1V до 2V), он не может полностью достичь VCC), провод триода ниже, конец FETS. верхний конец триода, провод FETS, выход низкий.

Вышеприведенный анализ статичен, а динамический процесс переключателя описан следующим образом: проводимое сопротивление триода намного меньше 2 кГм, поэтому при переключении триода с запора на переключатель заряд на сеточном конденсаторе FETT может быть быстро высвобожден, а FETT быстро выключен. Переход триода от проводящего к запорной сетке fET требует определенного времени для зарядки через резистор 2kHM. Таким образом, MOSFET движется от конца до конца быстрее, чем MOSFET от конца до конца. Если переключательные действия двух триода происходят одновременно, эта схема может заставить верхний и нижний mosfet сначала отключить, а затем провести, тем самым устранив явление конформной проводимости.

На самом деле, изменение выходного напряжения операционного усилителя занимает определенное время, в течение которого выходное напряжение операционного усилителя находится в середине между положительным и отрицательным напряжением источника питания. На этом этапе два триода проходят одновременно, и MOSFET закрывается одновременно. Таким образом, реальная схема намного безопаснее, чем идеальная.

Стабилизаторы напряжения 12В в сети MOSFETett используются для предотвращения пробоев от перенапряжения в сети MOSFETett. Обычное сеточное напряжение MOSFET составляет 18В или 20В, и оно пробивается непосредственно с напряжением 24В, поэтому диод стабилизации напряжения не может быть заменен обычным диодом, его можно заменить резистором 2KOW или разделительным напряжением 12В.

С. Выходная часть полевой трубки:

Внутри мощного MOSFET имеется обратный параллельный диод между исходным полюсом и стоком. При подключении к H - мосту это эквивалентно тому, что выходной конец уже подключен к четырем диодам для устранения пиков напряжения, поэтому нет внешнего диода. Небольшой выходной параллельный конденсатор (между OUT1 и OUT2) имеет определенные преимущества для снижения пикового напряжения, создаваемого двигателем, но имеет побочные эффекты пикового тока при использовании PWM, поэтому емкость не должна быть слишком большой. При использовании маломощного двигателя эту емкость можно опустить. Если добавить этот конденсатор, обязательно используйте высокое давление, обычный керамический конденсатор может иметь короткое замыкание пробоя.

Выходной конец состоит из цепи, состоящей из резистора, светодиода и конденсатора, соединенных параллельно, указывая направление вращения двигателя.

D. Показатели достижения результатов:

Электрическое напряжение от 15 до 30 В, непрерывный выходной ток 5А / электродвигатель, короткое время (10 секунд) до 10А, частота PWM может использоваться на частоте 30 кГц (обычно от 1 до 10 кГц). Плата содержит четыре логически независимых блока усилителя мощности, которые могут управляться непосредственно одной машиной. Обеспечить двухстороннее вращение и регулировку скорости двигателя.

E. Макет PCB и проводка:

Большие линии тока должны быть как можно короче и толще и стараться избегать прохода через отверстие. Если вы должны пройти через это отверстие, вы должны сделать отверстие большим (gt; 1 мм), открыть небольшое отверстие на сварном диске и заполнить его сварным материалом при сварке, иначе оно может сгореть. Кроме того, если используется регулировочная труба, источник питания и заземления должен быть как можно короче и толще, иначе при высоком потоке, В первоначальной конструкции между исходным полюсом трубки NMOS и заземлением был вставлен резистор 0,15 Ом для обнаружения тока, и это сопротивление стало виновником постоянного горения платы. Конечно, если регулятор заменяется резистором, то этой проблемы не существует.

ПХБ приводных цепей требуют специальной технологии охлаждения для решения проблемы энергопотребления. Базовые платы печатных плат (PCB), такие как эпоксидное стекло FR-4, имеют плохую теплопроводность. С другой стороны, медь обладает хорошей теплопроводностью. Таким образом, увеличение площади меди в ПХБ является идеальным решением с точки зрения термического управления. Толстая медная фольга (например, 2 унции (толщина 68 микрон)) лучше проводит тепло, чем тонкая медная фольга. Однако использование толстой медной фольги дорого и трудно достичь тонкой геометрии. В результате использование 1 унции (34 микрон) медной фольги стало распространенным. Обычно используют внешний слой. От унции до унции медной фольги. Твердая медная поверхность, используемая во внутреннем слое многослойной платы, обладает хорошими теплоотводящими свойствами. Однако, поскольку эти медные поверхности обычно помещаются в середине стека плат, тепло накапливается внутри плат. Увеличить площадь меди на внешнем слое PCB и соединить или « зашить» его во внутренний слой через несколько проходных отверстий, что помогает передавать тепло наружу внутреннего слоя. компоненты печатных плат