Motorhastighetskontroll med MOSFET

Det er mange anvendelser av MOSFET fra industrisektoren til husholdningsapparater som motorhastighetskontroll, lysdimming, forsterkning og bytte av elektroniske signaler innenfor elektroniske enheter, som en inverter, høyfrekvent forsterker og mange flere. Vanligvis er disse tilgjengelige i forskjellige størrelser for å matche ulike elektroniske prosjektbehov. MOSFET-er brukes når vi trenger å kontrollere store spenninger og strømmer med et lite signal. Denne artikkelen gir kort informasjon om en av MOSFET-applikasjonene som hvordan du designer en motorhastighetskontroll med MOSFET .

Motorhastighetskontroll med MOSFET

I det moderne samfunn er hastighetskontrollen til elektriske motorer overalt fordi den har betydning for forskjellige maskiner. Den nødvendige funksjonen og ytelsen til elektriske motorer er omfattende. Når vi fokuserer på motorens hastighetskontrolldel, kan hastighetskontrollen av stepper- og servomotorer gjøres av et pulstog, mens den børsteløse DC- og induksjonsmotorens hastighetskontroll kan gjøres med likespenning eller en ekstern motstand. For tiden i mange bransjer brukes elektriske motorer som en uunnværlig kraftkilde. Men motorhastighetskontroll er nødvendig fordi det direkte påvirker maskinens drift, kvalitet og resultatet av arbeidet.

Hovedhensikten med dette er å designe en krets for kontrollere en DC-motorhastighet med en MOSFET. En MOSFET er en type transistor som brukes til å forsterke eller bytte spenninger i kretser. Typen MOSFET som brukes i denne kretsen er forbedringsmodus MOSFET som bare fungerer i forbedringsmodus. Dette betyr at denne transistoren vil bli slått av når det ikke er noen spenning til portterminalen, og den vil bli slått PÅ hver gang en spenning leveres. Så gjør transistoren ideell å bruke som en bryter for å kontrollere en DC-motor.

DC-motor brukes i forskjellige applikasjoner som roboter, apparater, leker osv. Så i mange DC-motorapplikasjoner er motorhastighets- og retningskontroll avgjørende. Her skal vi forklare hvordan du designer en enkel DC-motorkontroller med en MOSFET.

Nødvendige komponenter:

De nødvendige komponentene for å lage denne DC-motorkontrolleren inkluderer et 12V batteri, 100K potensiometer , IRF540N E-MOSFET, en likestrømsmotor og en bryter.

Tilkoblinger:

Tilkoblingene til denne DC-motorens hastighetskontroll med IRF540N EMOSFET følg som;

IRF540 E-MOSFET-portterminalen er koblet til potensiometeret, kildeterminalen er koblet til den positive ledningen til motoren, og dreneringsterminalen til MOSFET er koblet til den positive terminalen på batteriet via en bryter.

Motorens negative ledning er koblet til den negative polen på batteriet.

Potensiometerutgangsterminalen er koblet til gateterminalen til MOSFET, GND er koblet til den negative terminalen på batteriet gjennom en negativ ledning på motoren, og VCC-pinnen er koblet til den positive terminalen på batteriet gjennom en dreneringsterminal på MOSFET og bytte.

Arbeider

Når bryteren 'S' er lukket, forårsaker spenningsforsyningen ved MOSFET-portterminalen strømforsyningen fra dreneringsterminalen (D) til kilden (S). Etter det begynner strømmen å flyte gjennom DC-motoren og motoren begynner å snu. Summen av strømmen som leveres til DC-motoren kan enkelt reguleres ved ganske enkelt å justere potensiometeret, etter det endrer det den påførte spenningen ved gateterminalen til MOSFET. Så vi kan kontrollere hastigheten til en DC-motor ved å kontrollere spenningen ved portterminalen i MOSFET. For å øke DC-motorhastigheten, må vi øke den påførte spenningen ved portterminalen til MOSFET.

Her ble den IRF540N MOSFET-baserte DC-motorkontrollerkretsen designet for å kontrollere hastigheten på motoren . Denne kretsen er veldig enkel å designe ved å bruke en MOSFET og et potensiometer. Vi kan kontrollere motorhastigheten ved ganske enkelt å kontrollere den påførte spenningen ved gateterminalen til MOSFET.

Fordeler med MOSFET-er for motorhastighetskontroll:

Transistorer spiller en grunnleggende rolle i motorhastighetskontrollkretser, og MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) er ofte foretrukket fremfor andre typer transistorer som BJTs (Bipolar Junction Transistors) og IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) av flere grunner . I denne artikkelen vil vi utforske fordelene og anvendelsene ved å bruke MOSFET-er for motorhastighetskontroll fremfor andre transistorer.

• Høy effektivitet :
  • MOSFET-er viser svært lav på-motstand (RDS(on)), noe som fører til minimal effekttap og høy effektivitet i motorkontrollkretser.
  • Denne høye effektiviteten betyr at det genereres mindre varme, noe som reduserer behovet for forseggjorte kjølesystemer, noe som gjør MOSFET-er egnet for applikasjoner med høy effekt.
• Rask byttehastighet :
  • MOSFET-er har en veldig rask byttehastighet, vanligvis i nanosekundersområdet.
  • Denne raske responsen gir presis kontroll av motorens hastighet og retning, noe som gjør dem egnet for bruksområder der det kreves raske endringer.
• Low Gate Drive Power :
  • MOSFET-er krever minimalt med gatedrivkraft for å bytte mellom på- og av-tilstander.
  • Denne egenskapen minimerer kraften som trengs for å kontrollere transistoren, noe som resulterer i energieffektive motorkontrollsystemer.
• Ingen portstrøm nødvendig :
  • I motsetning til BJT-er, krever ikke MOSFET-er en kontinuerlig portstrøm for å forbli i på-tilstand, noe som reduserer kontrollkretsens strømforbruk.
  • Dette er spesielt fordelaktig i batteridrevne applikasjoner der energieffektivitet er kritisk.
• Temperaturtoleranse :
  • MOSFET-er kan operere over et bredt temperaturområde, noe som gjør dem egnet for både ekstremt kalde og varme omgivelser.
  • Denne funksjonen er verdifull i applikasjoner som bilsystemer og industrimaskiner.
• Redusert EMI :
  • MOSFET-er genererer mindre elektromagnetisk interferens (EMI) sammenlignet med BJT-er og IGBT-er.
  • Dette er avgjørende i applikasjoner der EMI kan forstyrre elektroniske enheter eller systemer i nærheten.

Anvendelser av motorhastighetskontroll med MOSFET-er:

• Elektriske kjøretøy (EV) og hybridbiler :
  • MOSFET-er brukes ofte i motorkontrollsystemene til elektriske og hybridbiler.
  • De tilbyr effektiv og presis kontroll over de elektriske motorene, og bidrar til forbedret kjøretøyytelse og rekkevidde.
• Industriell automasjon :
  • I industrier brukes MOSFET-basert motorhastighetskontroll for transportbånd, robotarmer og andre automatiserte systemer.
  • Den raske byttehastigheten til MOSFET-er sikrer presis og responsiv kontroll i produksjonsprosesser.
• Hvitevarer :
  • MOSFET-er finnes i husholdningsapparater som vaskemaskiner, klimaanlegg og vifter for motorhastighetskontroll.
  • Deres effektivitet og lave varmeutvikling gjør dem ideelle for energieffektive apparater.
• VVS-systemer :
  • Varme-, ventilasjons- og klimaanlegg (HVAC)-systemer bruker MOSFET-er for å kontrollere hastigheten på motorer i vifter og kompressorer.
  • Dette bidrar til energisparing og presis temperaturregulering.
• Drone fremdrift :
  • Droner krever effektiv motorhastighetskontroll for å opprettholde stabilitet og manøvrerbarhet.
  • MOSFET-er foretrekkes i kontrollkretser for dronemotorer på grunn av deres lave vekt og høye effektivitet.
• Datakjølesystemer :
  • MOSFET-er brukes i datamaskinkjølevifter for å justere viftehastigheten basert på temperatur, for å sikre optimal kjøleytelse med minimalt med støy.
• Elektriske tog og lokomotiver :
  • MOSFET-er brukes i motorkontrollsystemene til elektriske tog og lokomotiver for å regulere hastighet og retning effektivt.
• Fornybare energisystemer :
  • Vindturbiner og solcellesporingssystemer bruker MOSFET-er for å kontrollere hastigheten til motorer, og optimalisere energiproduksjonen.

Oppsummert tilbyr MOSFET-er en rekke fordeler for motorhastighetskontroll, inkludert høy effektivitet, rask svitsjhastighet, lave strømkrav til portdrift og redusert EMI. Disse fordelene gjør dem til det foretrukne valget i et bredt spekter av bruksområder, fra elektriske kjøretøy og industriell automasjon til husholdningsapparater og fornybare energisystemer. Allsidigheten og påliteligheten til MOSFET-er gjør dem til en hjørnestein i moderne motorkontrollteknologi.