Postoje mnoge primjene MOSFET od industrijskog sektora do kućanskih uređaja kao što su kontrola brzine motora, prigušivanje svjetla, pojačavanje i prebacivanje elektroničkih signala unutar elektroničkih uređaja, kao pretvarač, visokofrekventno pojačalo i još mnogo toga. Općenito, dostupni su u različitim veličinama kako bi odgovarali potrebama raznih elektroničkih projekata. MOSFET-ovi se koriste kad god trebamo kontrolirati velike napone i struje s malim signalom. Ovaj članak pruža kratke informacije o jednoj od MOSFET aplikacija kao što je kako dizajnirati a kontrola brzine motora s MOSFET-om .
Kontrola brzine motora s MOSFET-om
U modernom društvu, regulacija brzine elektromotora je posvuda jer je značajna za različite strojeve. Potrebne funkcije i izvedba elektromotora su široki. Kada se usredotočimo na dio za kontrolu brzine motora, kontrola brzine koračnih i servo motora može se izvršiti nizom impulsa, dok se kontrola brzine istosmjernog i indukcijskog motora bez četkica može izvršiti istosmjernim naponom ili vanjskim otpornikom. Trenutno se u mnogim industrijama električni motori koriste kao neizostavan izvor energije. No, kontrola brzine motora je neophodna jer izravno utječe na rad stroja, kvalitetu i rezultat rada.
Glavna namjera ovoga je dizajnirati sklop za upravljanje brzinom istosmjernog motora s MOSFET-om. MOSFET je vrsta tranzistora koji se koristi za pojačavanje ili prebacivanje napona unutar krugova. Tip MOSFET-a koji se koristi u ovom krugu je MOSFET u modu poboljšanja koji radi samo u modu poboljšanja. To znači da će se ovaj tranzistor isključiti kad god nema napona na priključku vrata i uključit će se kad god se pojavi napon. Zbog toga je tranzistor idealan za korištenje kao prekidač za upravljanje istosmjernim motorom.
Istosmjerni motor se koristi u različitim primjenama kao što su roboti, uređaji, igračke itd. Dakle, u mnogim primjenama istosmjernog motora, kontrola brzine motora i smjera je neophodna. Ovdje ćemo objasniti kako dizajnirati jednostavan kontroler istosmjernog motora s MOSFET-om.
Potrebne komponente:
Potrebne komponente za izradu ovog kontrolera istosmjernog motora uključuju bateriju od 12 V, 100 K potenciometar , IRF540N E-MOSFET, DC motor i prekidač.
Veze:
Priključci ove kontrole brzine istosmjernog motora s IRF540N EMOSFET slijediti kao;
Priključak vrata IRF540 E-MOSFET spojen je na potenciometar, terminal izvora je spojen na pozitivnu žicu motora, a odvodni terminal MOSFET-a spojen je na pozitivni pol baterije preko prekidača.
Negativna žica motora spojena je na negativni pol baterije.
Izlazni terminal potenciometra spojen je na gejt terminal MOSFET-a, GND je spojen na negativni terminal baterije preko negativne žice motora, a VCC pin je spojen na pozitivni terminal baterije preko odvodnog terminala MOSFET-a i prebaciti.
radim
Nakon što je sklopka 'S' zatvorena, napajanje naponom na terminalu MOSFET vrata uzrokuje napajanje strujom od priključka odvoda (D) do izvora (S). Nakon toga struja počinje teći kroz DC motor i motor se počinje okretati. Zbroj struje koja se dovodi na istosmjerni motor može se jednostavno regulirati jednostavnim podešavanjem potenciometra, nakon čega se mijenja primijenjeni napon na priključku vrata MOSFET-a. Dakle, možemo kontrolirati brzinu istosmjernog motora kontroliranjem napona na priključku vrata u MOSFET-u. Da bismo povećali brzinu istosmjernog motora, moramo povećati primijenjeni napon na terminalu vrata MOSFET-a.
Ovdje je IRF540N MOSFET-baziran krug kontrolera istosmjernog motora dizajniran za kontrolu brzine motor . Ovaj je sklop vrlo jednostavan za dizajn korištenjem MOSFET-a i potenciometra. Brzinu motora možemo kontrolirati jednostavnom kontrolom primijenjenog napona na terminalu vrata MOSFET-a.
Prednosti MOSFET-a za kontrolu brzine motora:
Tranzistori igraju temeljnu ulogu u krugovima za kontrolu brzine motora, a MOSFET-ovi (metal-oksid-poluvodički tranzistori s efektom polja) često se preferiraju u odnosu na druge vrste tranzistora kao što su BJT (bipolarni spojni tranzistori) i IGBT (bipolarni tranzistori s izoliranim vratima) iz nekoliko razloga . U ovom ćemo članku istražiti prednosti i primjene MOSFET-a za kontrolu brzine motora u odnosu na druge tranzistore.
- Visoka efikasnost :
- MOSFET-ovi pokazuju vrlo nizak otpor pri uključivanju (RDS(on)), što dovodi do minimalnog rasipanja snage i visoke učinkovitosti u krugovima upravljanja motorom.
- Ova visoka učinkovitost znači da se stvara manje topline, smanjujući potrebu za složenim sustavima hlađenja, čineći MOSFET-e prikladnim za aplikacije velike snage.
- Brza brzina prebacivanja :
- MOSFET-ovi imaju vrlo veliku brzinu prebacivanja, obično u rasponu nanosekundi.
- Ova brza reakcija omogućuje preciznu kontrolu brzine i smjera motora, što ih čini prikladnima za primjene gdje su potrebne brze promjene.
- Niska pogonska snaga vrata :
- MOSFET-ovi zahtijevaju minimalnu snagu pogona vrata za prebacivanje između uključenog i isključenog stanja.
- Ova karakteristika minimizira snagu potrebnu za upravljanje tranzistorom, što rezultira energetski učinkovitim sustavima upravljanja motorom.
- Nije potrebna struja vrata :
- Za razliku od BJT-a, MOSFET-ovi ne zahtijevaju kontinuiranu struju vrata kako bi ostali u uključenom stanju, što smanjuje potrošnju energije upravljačkog kruga.
- Ovo je osobito korisno u aplikacijama koje se napajaju baterijama gdje je energetska učinkovitost kritična.
- Tolerancija na temperaturu :
- MOSFET-ovi mogu raditi u širokom temperaturnom rasponu, što ih čini prikladnim i za ekstremno hladna i vruća okruženja.
- Ova značajka je vrijedna u aplikacijama kao što su automobilski sustavi i industrijski strojevi.
- Smanjeni EMI :
- MOSFET-ovi stvaraju manje elektromagnetskih smetnji (EMI) u usporedbi s BJT-ovima i IGBT-ovima.
- Ovo je ključno u primjenama u kojima EMI može ometati obližnje elektroničke uređaje ili sustave.
Primjene kontrole brzine motora s MOSFET-ima:
- Električna vozila (EV) i hibridna vozila :
- MOSFET-ovi se obično koriste u sustavima upravljanja motorima električnih i hibridnih vozila.
- Oni nude učinkovitu i preciznu kontrolu nad električnim motorima, pridonoseći poboljšanim performansama i dometu vozila.
- Industrijska automatizacija :
- U industriji se kontrola brzine motora temeljena na MOSFET-u koristi za pokretne trake, robotske ruke i druge automatizirane sustave.
- Velika brzina prebacivanja MOSFET-a osigurava preciznu i brzu kontrolu u proizvodnim procesima.
- Kućanskih aparata :
- MOSFET-ovi se nalaze u kućanskim uređajima kao što su perilice rublja, klima uređaji i ventilatori za kontrolu brzine motora.
- Njihova učinkovitost i nisko stvaranje topline čine ih idealnim za energetski učinkovite uređaje.
- HVAC sustavi :
- Sustavi grijanja, ventilacije i klimatizacije (HVAC) koriste MOSFET-ove za kontrolu brzine motora u ventilatorima i kompresorima.
- To doprinosi uštedi energije i preciznoj regulaciji temperature.
- Pogon drona :
- Dronovi zahtijevaju učinkovitu kontrolu brzine motora kako bi održali stabilnost i sposobnost manevriranja.
- MOSFET-ovi su poželjni u upravljačkim krugovima motora drona zbog svoje male težine i visoke učinkovitosti.
- Sustavi za hlađenje računala :
- MOSFET-ovi se koriste u ventilatorima za hlađenje računala za podešavanje brzine ventilatora na temelju temperature, osiguravajući optimalne performanse hlađenja uz minimalnu buku.
- Električni vlakovi i lokomotive :
- MOSFET-ovi se koriste u sustavima upravljanja motorima električnih vlakova i lokomotiva za učinkovitu regulaciju brzine i smjera.
- Sustavi obnovljive energije :
- Vjetroturbine i solarni sustavi za praćenje koriste MOSFET-ove za kontrolu brzine motora, optimizirajući proizvodnju energije.
Ukratko, MOSFET-ovi nude brojne prednosti za kontrolu brzine motora, uključujući visoku učinkovitost, brzu brzinu prebacivanja, male zahtjeve za snagom pogona vrata i smanjeni EMI. Ove ih prednosti čine preferiranim izborom u širokom rasponu primjena, od električnih vozila i industrijske automatizacije do kućanskih uređaja i sustava obnovljive energije. Svestranost i pouzdanost MOSFET-a čini ih kamenom temeljcem moderne tehnologije upravljanja motorima.
