Βασικό κύκλωμα οδήγησης
Το κύκλωμα κίνησης χρησιμοποιείται σε εφαρμογές που χρησιμοποιούν ορισμένους τύπους ελεγκτών και απαιτούν έλεγχο ταχύτητας. Ο σκοπός του κυκλώματος κίνησης είναι να παράσχει στον ελεγκτή ένα μέσο αλλαγής του ρεύματος περιέλιξης στον κινητήρα BDC. Το κύκλωμα οδήγησης που περιγράφεται σε αυτή την ενότητα επιτρέπει στον ελεγκτή να ρυθμίσει το εύρος παλμού, διαμορφώνοντας την τάση τροφοδοσίας του κινητήρα BDC. Όσον αφορά την κατανάλωση ενέργειας, μια τέτοια μέθοδος ελέγχου της ταχύτητας είναι πολύ πιο αποτελεσματική από μια συμβατική μέθοδο αναλογικού ελέγχου για την αλλαγή της ταχύτητας ενός κινητήρα BDC. Ο παραδοσιακός αναλογικός έλεγχος απαιτεί ένα πρόσθετο βαρίστορ σε σειρά με τις περιελίξεις του κινητήρα, γεγονός που μειώνει την απόδοση. Υπάρχουν πολλοί τρόποι οδήγησης ενός κινητήρα BDC. Ορισμένες εφαρμογές απαιτούν μόνο τον κινητήρα να λειτουργεί σε μία κατεύθυνση. Τα Σχήματα 6 και 7 δείχνουν το κύκλωμα για την οδήγηση του μοτέρ BDC προς μία κατεύθυνση. Ο πρώτος χρησιμοποιεί οδηγούς χαμηλού επιπέδου και ο τελευταίος χρησιμοποιεί προγράμματα οδήγησης υψηλού επιπέδου. Το πλεονέκτημα της χρήσης ενός οδηγού χαμηλού επιπέδου είναι ότι δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε πρόγραμμα οδήγησης FET. Σκοπός του οδηγού FET είναι:
1. Μετατρέψτε το σήμα TTL του οδηγού MOSFET στο επίπεδο τάσης τροφοδοσίας.
2. Παρέχετε αρκετό ρεύμα για να οδηγήσετε το MOSFET (1)
3. Παροχή μετατόπισης στάθμης σε εφαρμογές μισής γέφυρας.
Σημείωση 1: Για τις περισσότερες εφαρμογές τσιπ PIC, το δεύτερο σημείο δεν είναι συνήθως εφαρμόσιμο, επειδή η ακίδα εισόδου / εξόδου του μικροελεγκτή PIC μπορεί να παρέχει 20mA ρεύματος.
Σημειώστε ότι σε κάθε κύκλωμα, μια δίοδος είναι συνδεδεμένη σε ολόκληρο τον κινητήρα για να αποτρέψει την τάση BackElectromagnetic Flux (BEMF) να βλάψει το MOSFET. Το BEMF δημιουργείται κατά τη διάρκεια της περιστροφής του κινητήρα. Όταν το MOSFET είναι απενεργοποιημένο, οι περιελίξεις του κινητήρα εξακολουθούν να ενεργοποιούνται και δημιουργείται ένα αντίστροφο ρεύμα. Το D1 πρέπει να έχει κατάλληλη διαβάθμιση για να μπορεί να καταναλώνει αυτό το ρεύμα.
Οι αντιστάσεις R1 και R2 στα σχήματα 6 και 7 είναι σημαντικές για τη λειτουργία κάθε κυκλώματος. Το R1 χρησιμοποιείται για την προστασία του μικροελεγκτή από τις σημερινές αιχμές. Το R2 χρησιμοποιείται για να εξασφαλίσει ότι το Q1 είναι απενεργοποιημένο όταν ο ακροδέκτης εισόδου είναι τριπλός.
Ο αμφίδρομος έλεγχος ενός μοτέρ BDC απαιτεί ένα κύκλωμα που ονομάζεται γέφυρα H. Η γέφυρα H ονομάζεται για τη σχηματική της εμφάνιση, η οποία επιτρέπει στο ρεύμα στην περιέλιξη του κινητήρα να κινηθεί προς τις δύο κατευθύνσεις. Για να κατανοήσουμε αυτό, η γέφυρα H πρέπει να χωριστεί σε δύο μέρη, ή δύο μισές γέφυρες. Όπως φαίνεται στο σχήμα 8, οι Q1 και Q2 αποτελούν μία μισή γέφυρα και τα Q3 και Q4 αποτελούν μια άλλη μισή γέφυρα. Κάθε μισή γέφυρα μπορεί να ελέγξει την αγωγιμότητα και την απενεργοποίηση του ενός άκρου του κινητήρα BDC για να κάνει πιθανή τάση τροφοδοσίας ή δυναμικό γείωσης. Για παράδειγμα, όταν το Q1 είναι ενεργοποιημένο και το Q2 είναι απενεργοποιημένο, το αριστερό άκρο του κινητήρα θα βρίσκεται στο δυναμικό της τάσης τροφοδοσίας. Εάν ενεργοποιήσετε το Q4, διατηρώντας το Q3 εκτός λειτουργίας, θα γειωθεί το αντίθετο άκρο του κινητήρα. Το IFWD με ετικέτα με βέλος δείχνει τη ροή ρεύματος σε αυτή τη διαμόρφωση.
Σημειώστε ότι υπάρχει μια δίοδος (D1-D4) σε κάθε MOSFET. Αυτές οι δίοδοι προστατεύουν το MOSFET από τα σημερινά αιχμές που προκαλούνται από το BEMF όταν το MOSFET είναι απενεργοποιημένο. Αυτές οι δίοδοι χρειάζονται μόνο εάν η δίοδος μέσα στο MOSFET δεν επαρκεί για να καταναλώσει το ρεύμα BEMF. Οι πυκνωτές (C1-C4) είναι προαιρετικοί. Αυτοί οι πυκνωτές τυπικά δεν υπερβαίνουν τα 10 pF και χρησιμοποιούνται για να μειώσουν την ακτινοβολία RF που παράγεται από την τοποθέτηση του συλλέκτη.
Ο πίνακας 1 δείχνει τις διαφορετικές λειτουργίες οδήγησης για το κύκλωμα γέφυρας H. Στους τρόπους εμπρός και πίσω, το ένα άκρο της γέφυρας βρίσκεται στο δυναμικό γείωσης και το άλλο άκρο βρίσκεται στο VSUPPLY. Στο Σχήμα 8, τα βέλη IFWD και IRVS απεικονίζουν τις διαδρομές κυκλώματος για τον εμπρόσθιο και οπίσθιο τρόπο λειτουργίας, αντίστοιχα. Στην παράκτια λειτουργία, οι ακροδέκτες των περιελίξεων του κινητήρα παραμένουν αναρτημένοι και ο κινητήρας ακουμπά μέχρι να σταματήσει. Η λειτουργία φρένων χρησιμοποιείται για να σταματήσει γρήγορα ο κινητήρας BDC. Στη λειτουργία πέδησης, οι ακροδέκτες του κινητήρα είναι γειωμένοι. Όταν περιστρέφεται ο κινητήρας, λειτουργεί ως γεννήτρια. Το βραχυκύκλωμα των αγωγών του κινητήρα ισοδυναμεί με άπειρο φορτίο στον κινητήρα, το οποίο μπορεί να προκαλέσει γρήγορο σταμάτημα του κινητήρα. Το βέλος IBRK απεικονίζει αυτό
Κατά το σχεδιασμό ενός κυκλώματος Η-γέφυρας, πρέπει να εξεταστεί ένα πολύ σημαντικό θέμα. Όταν η είσοδος στο κύκλωμα είναι απρόβλεπτη (όπως κατά την εκκίνηση του μικροελεγκτή), όλα τα MOSFET πρέπει να είναι προκατειλημμένα στην κατάσταση εκτός λειτουργίας. Αυτό θα διασφαλίσει ότι τα MOSFET σε κάθε μία από τις ημικύκλες της γέφυρας Η δεν θα ενεργοποιηθούν ποτέ ταυτόχρονα. Η ενεργοποίηση του MOSFET στην ίδια μισή γέφυρα ταυτόχρονα θα προκαλέσει βραχυκύκλωμα στην τροφοδοσία ρεύματος, η οποία τελικά θα βλάψει το MOSFET και θα καταστήσει το κύκλωμα μη λειτουργικό. Μια αντίσταση συρρίκνωσης στην είσοδο κάθε οδηγού MOSFET θα το κάνει αυτό.
