Motorhastighetskontroll med MOSFET

Det finns många tillämpningar av MOSFET från industrisektorn till hushållsapparater som motorhastighetskontroll, ljusdimning, förstärkning och växling av elektroniska signaler inom elektroniska enheter, som en inverterare, högfrekvensförstärkare och många fler. I allmänhet finns dessa i olika storlekar för att matcha olika elektroniska projektbehov. MOSFETs används när vi behöver styra stora spänningar och strömmar med en liten signal. Den här artikeln ger kort information om en av MOSFET-applikationerna som hur man designar en motorvarvtalsreglering med MOSFET .

Motorhastighetskontroll med MOSFET

I det moderna samhället finns elmotorers hastighetskontroll överallt eftersom den är betydelsefull för olika maskiner. Den nödvändiga funktionen och prestandan hos elmotorer är omfattande. När vi fokuserar på motorns hastighetskontrolldel kan hastighetskontrollen av steg- och servomotorer göras av ett pulståg medan den borstlösa DC- och induktionsmotorns hastighetsstyrning kan göras med DC-spänning eller ett externt motstånd. För närvarande i många industrier används elektriska motorer som en oumbärlig kraftkälla. Men motorhastighetskontroll är nödvändig eftersom det direkt påverkar maskinens funktion, kvalitet och resultatet av arbetet.

Huvudavsikten med detta är att designa en krets för styra en DC-motorhastighet med en MOSFET. En MOSFET är en typ av transistor som används för att förstärka eller byta spänningar inom kretsar. Den typ av MOSFET som används i denna krets är förbättringsläge MOSFET som endast fungerar i förbättringsläge. Detta betyder att denna transistor kommer att stängas av när det inte finns någon spänning till gateterminalen och den kommer att slås PÅ när en spänning tillhandahålls. Så gör transistorn idealisk att använda som en switch för att styra en DC-motor.

DC-motor används i olika applikationer som robotar, apparater, leksaker, etc. Så i många DC-motorapplikationer är motorhastighets- och riktningskontroll väsentligt. Här ska vi förklara hur man designar en enkel DC-motorstyrenhet med en MOSFET.

Nödvändiga komponenter:

De komponenter som krävs för att göra denna DC-motorstyrenhet inkluderar ett 12V batteri, 100K potentiometer , IRF540N E-MOSFET, en DC-motor och en switch.

Anslutningar:

Anslutningarna av denna DC-motor varvtalsreglering med IRF540N EMOSFET följ som;

IRF540 E-MOSFET-grindterminalen är ansluten till potentiometern, källterminalen är ansluten till motorns positiva ledning och MOSFET:s dräneringsterminal är ansluten till batteriets pluspol via en omkopplare.

Motorns negativa ledning är ansluten till batteriets minuspol.

Potentiometerns utgångsterminal är ansluten till gate-terminalen på MOSFET, GND är ansluten till den negativa terminalen på batteriet genom en negativ ledning på motorn, och VCC-stiftet är ansluten till den positiva terminalen på batteriet genom en dräneringsterminal på MOSFET och växla.

Arbetssätt

När omkopplaren 'S' är stängd orsakar spänningsförsörjningen vid MOSFET-portterminalen strömtillförseln från drain (D)-terminalen till source (S). Efter det börjar strömmen flyta genom likströmsmotorn och motorn börjar snurra. Summan av ström som tillförs DC-motorn kan enkelt regleras genom att helt enkelt justera potentiometern, efter det ändrar den den pålagda spänningen vid gateterminalen på MOSFET. Så vi kan styra hastigheten på en DC-motor genom att styra spänningen vid gateterminalen i MOSFET. För att öka DC-motorns hastighet måste vi öka den applicerade spänningen vid gateterminalen på MOSFET.

Här designades den IRF540N MOSFET-baserade DC-motorstyrningskretsen för att styra hastigheten på motorn . Denna krets är mycket enkel att designa med hjälp av en MOSFET och en potentiometer. Vi kan styra motorhastigheten genom att helt enkelt styra den applicerade spänningen vid gateterminalen på MOSFET.

Fördelar med MOSFET för motorhastighetskontroll:

Transistorer spelar en grundläggande roll i motorhastighetskontrollkretsar, och MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) gynnas ofta framför andra typer av transistorer som BJTs (Bipolar Junction Transistors) och IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) av flera skäl. . I den här artikeln kommer vi att utforska fördelarna och tillämpningarna med att använda MOSFETs för motorhastighetskontroll över andra transistorer.

• Hög effektivitet :
  • MOSFETs uppvisar mycket lågt på-motstånd (RDS(on)), vilket leder till minimal effektförlust och hög effektivitet i motorstyrkretsar.
  • Denna höga verkningsgrad innebär att mindre värme genereras, vilket minskar behovet av utarbetade kylsystem, vilket gör MOSFET:er lämpliga för applikationer med hög effekt.
• Snabb växlingshastighet :
  • MOSFET-enheter har en mycket snabb växlingshastighet, vanligtvis inom nanosekundersområdet.
  • Denna snabba respons möjliggör exakt kontroll av motorns hastighet och riktning, vilket gör dem lämpliga för applikationer där snabba förändringar krävs.
• Low Gate Drive Power :
  • MOSFET:er kräver minimal grinddrivkraft för att växla mellan på och av.
  • Denna egenskap minimerar den effekt som behövs för att styra transistorn, vilket resulterar i energieffektiva motorstyrsystem.
• Ingen grindström krävs :
  • Till skillnad från BJT:er kräver MOSFET:er inte en kontinuerlig grindström för att förbli i tillståndet, vilket minskar styrkretsens strömförbrukning.
  • Detta är särskilt fördelaktigt i batteridrivna applikationer där energieffektivitet är avgörande.
• Temperaturtolerans :
  • MOSFETs kan arbeta över ett brett temperaturområde, vilket gör dem lämpliga för både extrema kalla och varma miljöer.
  • Denna funktion är värdefull i applikationer som bilsystem och industrimaskiner.
• Minskad EMI :
  • MOSFET genererar mindre elektromagnetisk störning (EMI) jämfört med BJT och IGBT.
  • Detta är avgörande i applikationer där EMI kan störa närliggande elektroniska enheter eller system.

Tillämpningar av motorhastighetskontroll med MOSFET:er:

• Elfordon (EV) och hybridfordon :
  • MOSFETs används vanligtvis i motorstyrningssystem för el- och hybridfordon.
  • De erbjuder effektiv och exakt kontroll över elmotorerna, vilket bidrar till förbättrad fordonsprestanda och räckvidd.
• Industriell automation :
  • I industrier används MOSFET-baserad motorhastighetskontroll för transportband, robotarmar och andra automatiserade system.
  • Den snabba växlingshastigheten hos MOSFET:er säkerställer exakt och lyhörd kontroll i tillverkningsprocesser.
• Vitvaror :
  • MOSFETs finns i hushållsapparater som tvättmaskiner, luftkonditioneringsapparater och fläktar för motorhastighetskontroll.
  • Deras effektivitet och låga värmealstring gör dem idealiska för energieffektiva apparater.
• VVS-system :
  • System för uppvärmning, ventilation och luftkonditionering (HVAC) använder MOSFETs för att styra hastigheten på motorer i fläktar och kompressorer.
  • Detta bidrar till energibesparingar och exakt temperaturreglering.
• Drönare framdrivning :
  • Drönare kräver effektiv motorhastighetskontroll för att bibehålla stabilitet och manövrerbarhet.
  • MOSFETs är att föredra i drönarmotorstyrkretsar på grund av deras låga vikt och höga effektivitet.
• Datorkylsystem :
  • MOSFETs används i datorkylningsfläktar för att justera fläkthastigheten baserat på temperatur, vilket säkerställer optimal kylprestanda med minimalt brus.
• Elektriska tåg och lok :
  • MOSFET:er används i motorstyrsystem för elektriska tåg och lok för att reglera hastighet och riktning effektivt.
• Förnybara energisystem :
  • Vindturbiner och solspårningssystem använder MOSFETs för att styra motorernas hastighet, vilket optimerar energigenereringen.

Sammanfattningsvis erbjuder MOSFET:er många fördelar för motorvarvtalsreglering, inklusive hög effektivitet, snabb omkopplingshastighet, låga grinddrivkraftskrav och minskad EMI. Dessa fördelar gör dem till det föredragna valet i ett brett spektrum av tillämpningar, från elfordon och industriell automation till hushållsapparater och förnybara energisystem. Mångsidigheten och tillförlitligheten hos MOSFET gör dem till en hörnsten i modern motorstyrningsteknik.