Cómo hacer un circuito de impulsor de motor bidireccional de alta corriente

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Tengo un motor de perforación de 14.4V CC que puede consumir 10 amperios cuando está bajo carga completa. Necesito un circuito que pueda controlar la velocidad y la dirección de los motores, usando un Arduino con PWM. Estamos utilizando relés en lugar de un puente H debido a la alta corriente. Mi primer intento en un circuito se muestra a continuación:

Ignoralaplumaamarilla,estafueunasugerenciadeotrapersona.Elpin1yelpin2delreléestánconectadosalmismopindesalidadigitalenelarduino.Elmódulodereléquetengotieneoptoacopladoresintegradosyresistenciasdesplegablesparaelcambiodedirección.

ElFETesun IRL3705N . Tiene una tensión de umbral de 1V mín. Y 2V máx. Tiene un disipador de calor suficiente, como se muestra en la imagen, junto con el motor y la caja de engranajes de abajo.

Problemas con este circuito

El FET actúa de manera extraña. En mi primer intento en este circuito, RG fue de 100 ohmios y tuve otra resistencia de 900 ohmios entre el optoacoplador y la fuente de 12V. Este divisor potencial significaba que el voltaje de la compuerta a tierra era un décimo de los 12 V, es decir, 1,2 V, que según la hoja de datos debería ser suficiente para crear un camino conductor entre la fuente y el drenaje, sin embargo, no fue así. Eliminamos la resistencia 1K para que la compuerta reciba 12V completos y luego funcionó. Nuestra conjetura fue que esto se debe a que el voltaje de la Puerta a la Fuente debe ser al menos 1V más alto que el voltaje a través del motor, y no solo 1V más alto que la tierra. Pero no estamos seguros. ¿Es correcta la mitad izquierda (el circuito de activación de la puerta) de mi esquema?

El otro problema es que hemos volado algunos MOSFET, y no estoy seguro de que sea porque el diodo está en el lugar equivocado. Cuando el motor es un generador, el diodo inicialmente tiene polarización inversa. Esto se debe a que la posición de los relés al accionar el motor determina la polaridad del generador, y esta posición siempre significa que el diodo está Inversión sesgada cuando el motor es un generador. Por lo tanto, en el código lo tenemos configurado de modo que cada vez que la velocidad sea cero, los relés cambien de posición. Esto permite que la energía en el circuito sea devuelta a tierra. El problema es que esto no funciona cuando el motor se reduce rápidamente de velocidad máxima a baja.

¿Hay un circuito mejor que no tenga estos problemas? Si mi circuito está bien, por favor también deje un comentario.

¡Gracias!

    
pregunta Blue7

1 respuesta

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El FET es un IRL3705N. Tiene una tensión de umbral de mín. 1V y máx.   2V.

El voltaje de umbral es solo el punto en el que el FET se inicia para activarse. Para estar completamente encendido necesita 5 V o más (consulte la hoja de datos de la fig. 1 y la fig. 2). Un motor de perforación de 14.4 V puede dibujar más de 30 A al arrancar, por lo que el FET debe encenderse lo más fuerte posible para mantener una baja resistencia de la Fuente de Drenaje.

Si el FET está solo parcialmente encendido, caerá más voltaje y se calentará. Esto también se aplica al encenderlo y apagarlo. Si está aplicando PWM, debe asegurarse de que el voltaje de la compuerta aumente y disminuya rápidamente. Cada transición hace que el FET se caliente un poco. A medida que aumenta la frecuencia de PWM, hay más transiciones y el FET se calentará, por lo que los tiempos de subida y bajada deben ser más cortos.

Su circuito muestra que la puerta está siendo activada por un optoacoplador que cambia + 12V a una resistencia (1k?). Con este circuito de control, el voltaje de la compuerta debería aumentar razonablemente rápido (suponiendo que el optoacoplador esté siendo impulsado lo suficientemente fuerte) pero caerá bastante lentamente debido a la gran cantidad de carga almacenada en la compuerta. Para mejorar la velocidad de conmutación, puede agregar un controlador push-pull utilizando un transistor NPN y PNP, como este: -

Ambostransistoresestánconectadosenlaconfiguración'EmitterFollower',porloqueamplificanlacorrienteaproximadamente100veces(Hfedelostransistores)yreduceneltiempodeconmutaciónenaproximadamentelamismacantidad.

Paramejorarlaeficiencia,lafrecuenciaPWMdebeserlosuficientementealta(>3kHz)paraquelainductanciadelmotorsuavicelacorriente,perolosuficientementebajaparanocausardemasiadapérdidadeconmutación.Aestafrecuencia,eldiododeretornodebeseruntipodeconmutaciónrápida,preferiblementeuntipoSchottkydealtacorrienteparamantenerlacaídadevoltaje.

  

Cuandoelmotoresungenerador,eldiodoinicialmentetienepolarizacióninversa.

Sielaceleradorsereducerápidamente,entonceselmotorcontinuarágenerandovoltajehastaquesedetenga,perocomoesevoltajeesdelamismapolaridad,nodañaráelrestodelcircuito.Sicambiadedirecciónmientraselmotorestágirando,eldiodosedesviaráhaciaadelantey"frenará" el motor. Después de cambiar de dirección No debe aplicar PWM hasta que el motor esté parado, de lo contrario, una corriente muy alta fluirá a través del FET. Con el diodo provisto de frenado, el motor debería detenerse rápidamente.

    
respondido por el Bruce Abbott

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