Potencia máxima para Arduino Monster Moto Shield

La placa está clasificada para una corriente máxima de 30A, no una corriente continua del controlador de 30A. La especificación actual de la unidad continua es 14A.

En la sección 4 de la hoja de datos para el controlador del motor , tiene el paquete e información de disipación térmica para el conductor.

La Figura 40 muestra la resistencia térmica entre la unión y el ambiente de la placa en convección natural (es decir, sin ventiladores). La placa tiene aproximadamente un área de \ $ 3.5cm \ cdot 6cm = 21cm ^ 2 \ $, que se comparte entre los dos controladores del motor. En aras de la simplicidad, supongamos que solo tenemos 1 controlador en funcionamiento, y solo obtenemos un efectivo \ \ $ 15cm ^ 2 \ $ de disipación de calor de PCB (cerca de los valores máximos que se muestran en el gráfico). En este nivel tenemos las siguientes resistencias térmicas ambiente de unión:

\ $ R_ {thHS} = 28 \ frac {C} {W} \\ R_ {thLS} = 26 \ frac {C} {W} \\ R_ {thHSLS} = R_ {thLSLS} = 7.5 \ frac {C} {W} \ $

El aumento de temperatura por encima del ambiente se muestra en la tabla 15. Para este ejemplo, supongamos que estamos manejando HSA y LSB, y estamos analizando \ $ T_ {jHSAB} \ $ (aumento de la temperatura de la unión del lado alto puertas).

\ $ T_ {jHSAB} = P_ {HS} \ cdot R_ {thHS} + P_ {LS} \ cdot R_ {thHSLS} + T_ {amb} \ $

Ahora veamos las características eléctricas del dispositivo. Las puertas MOSFET se pueden modelar como resistencias cuando están activadas, con los siguientes valores de resistencia:

\ $ R_ {HS} = 28 m \ Omega \\ R_ {LS} = 10 m \ Omega \\ \ $

La disipación de potencia de una resistencia dada una corriente:

\ $ P = I ^ 2 \ cdot R \ $

Entonces, al volver a escribir la ecuación de aumento de la temperatura de la unión, obtenemos:

\ $ T_ {jHSAB} = I ^ 2 \ cdot R_ {HS} \ cdot R_ {thHS} + I ^ 2 \ cdot R_ {LS} \ cdot R_ {thHSLS} + T_ {amb} \ $

Al trazar esto vs. actual, obtenemos:

En ~12A de la unidad continua, hemos excedido la unión térmica permitida del chip. En esta corriente, un cálculo aproximado de disipación de calor para el chip del controlador es:

\ $ P_ {d} = I ^ 2 \ cdot R_ {HS} + I ^ 2 \ cdot R_ {LS} = 5.47W \ $

Además de estos cálculos, los motores de CC no tienen un consumo de corriente constante. Más bien, a medida que el motor se acelera, genera un EMF posterior que disminuirá la corriente que fluye a través del motor hasta que el motor alcance la velocidad sin carga y consuma cerca de 0 corrientes. La corriente máxima se consume en el bloqueo (por lo que el bloqueo de los motores de CC es malo). La potencia mecánica máxima se produce a la mitad de la velocidad sin carga.

Supongamos que estamos manejando un motor con 16 V y queremos la máxima potencia mecánica. Digamos, por el bien de la discusión, que esto hace que 12A fluya a través del circuito. A la mitad de la velocidad obtenemos un EMF de 8 V, lo que resulta en una potencia mecánica máxima de (asumiendo un motor 100% eficiente):

\ $ P_M = (16V - 8V) \ cdot 12A = 96W \ $

Entonces, como puede ver, la potencia mecánica del motor es significativamente mayor que las pérdidas de calor del controlador del motor.

Sí, es mucho (pero los motores pueden tomar eso o más). No, el tablero no puede manejarlo sin agregar disipadores de calor y enfriamiento. El caso de uso promedio para estos es más como 12V / 6A o 72 vatios (corriente de bloqueo). Los objetivos de diseño siempre deben ser (razonablemente) sobre diseño, para protección. No desea ejecutar piezas a su máxima capacidad, por seguridad, longevidad y facilidad de expansión.