Grundantriebsschaltung
Die Treiberschaltung wird in Anwendungen verwendet, die bestimmte Arten von Controllern verwenden und eine Geschwindigkeitssteuerung erfordern. Der Zweck der Treiberschaltung besteht darin, die Steuerung mit Mitteln zum Ändern des Wicklungsstroms im BDC-Motor auszustatten. Die in diesem Abschnitt beschriebene Treiberschaltung ermöglicht es dem Controller, die Versorgungsspannung des BDC-Motors pulsweitenmoduliert zu werden. In Bezug auf den Energieverbrauch ist ein derartiges Geschwindigkeitssteuerungsverfahren beim Ändern der Geschwindigkeit eines BDC-Motors viel effizienter als ein herkömmliches analoges Steuerungsverfahren. Eine herkömmliche analoge Steuerung erfordert einen zusätzlichen Varistor in Reihe mit den Motorwicklungen, wodurch der Wirkungsgrad verringert wird. Es gibt viele Möglichkeiten, einen BDC-Motor anzutreiben. Bei einigen Anwendungen muss der Motor nur in eine Richtung arbeiten. Die Abbildungen 6 und 7 zeigen die Schaltung zum Antreiben des BDC-Motors in einer Richtung. Ersteres verwendet Low-End-Treiber, und Letzteres verwendet High-End-Treiber. Die Verwendung eines Low-End-Treibers hat den Vorteil, dass Sie keinen FET-Treiber verwenden müssen. Der Zweck des FET-Treibers ist es:
1. Wandeln Sie das TTL-Signal des Treiber-MOSFET auf den Pegel der Versorgungsspannung.
2. Stellen Sie genügend Strom zur Verfügung, um den MOSFET zu betreiben (1)
3. Stellen Sie die Pegelverschiebung in Halbbrückenanwendungen bereit.
Hinweis 1: Für die meisten PIC-Hackeranwendungen ist der zweite Punkt normalerweise nicht anwendbar, da der E / A-Anschluss des PIC-Mikrocontrollers 20 mA Strom liefern kann.
Beachten Sie, dass in jedem Stromkreis eine Diode über den Motor geschaltet ist, um zu verhindern, dass die BackElectromagnetic Flux (BEMF) -Spannung den MOSFET beschädigt. BEMF wird während der Drehung des Motors erzeugt. Wenn der MOSFET ausgeschaltet ist, werden die Wicklungen des Motors immer noch erregt und es wird ein Rückwärtsstrom erzeugt. D1 muss eine geeignete Leistung haben, um diesen Strom verbrauchen zu können.
Die Widerstände R1 und R2 in den 6 und 7 sind für den Betrieb jeder Schaltung wichtig. R1 dient zum Schutz des Mikrocontrollers vor Stromspitzen. Mit R2 wird sichergestellt, dass Q1 ausgeschaltet wird, wenn der Eingangspin dreifach liegt.
Die bidirektionale Steuerung eines BDC-Motors erfordert eine als H-Brücke bezeichnete Schaltung. Die H-Brücke wurde aufgrund ihres schematischen Erscheinungsbildes benannt, wodurch sich der Strom in der Motorwicklung in beide Richtungen bewegen kann. Um dies zu verstehen, muss die H-Brücke in zwei Teile oder zwei Halbbrücken unterteilt sein. Wie in Fig. 8 gezeigt, bilden Q1 und Q2 eine Halbbrücke und Q3 und Q4 bilden eine andere Halbbrücke. Jede Halbbrücke kann die Leitung und das Ausschalten eines Endes des BDC-Motors steuern, um seine potenzielle Versorgungsspannung oder das Erdpotential anzulegen. Wenn beispielsweise Q1 eingeschaltet und Q2 ausgeschaltet ist, befindet sich das linke Ende des Motors auf dem Potential der Versorgungsspannung. Wenn Sie Q4 einschalten und Q3 ausschalten, wird das andere Ende des Motors geerdet. Das mit einem Pfeil gekennzeichnete IFWD zeigt den Stromfluss in dieser Konfiguration.
Es ist zu beachten, dass über jedem MOSFET eine Diode (D1-D4) vorhanden ist. Diese Dioden schützen den MOSFET vor Stromspitzen, die durch BEMF verursacht werden, wenn der MOSFET ausgeschaltet wird. Diese Dioden werden nur benötigt, wenn die Diode im MOSFET nicht ausreicht, um den BEMF-Strom zu verbrauchen. Kondensatoren (C1-C4) sind optional. Diese Kondensatoren haben typischerweise nicht mehr als 10 pF und werden verwendet, um die durch die Kommutatorwölbung erzeugte HF-Strahlung zu reduzieren.
Tabelle 1 zeigt die verschiedenen Antriebsmodi für die H-Brückenschaltung. Im Vorwärts- und Rückwärtsmodus befindet sich ein Ende der Brücke auf Erdpotential und das andere Ende auf VSUPPLY. In Fig. 8 zeigen die IFWD- und IRVS-Pfeile die Schaltungspfade für die Vorwärts- und Rückwärtsbetriebsart. Im Küstenmodus bleiben die Klemmen der Motorwicklungen aufgehängt und der Motor läuft bis zum Stillstand aus. Der Bremsmodus wird verwendet, um den BDC-Motor schnell anzuhalten. Im Bremsmodus sind die Motorklemmen geerdet. Wenn sich der Motor dreht, wirkt er als Generator. Das Kurzschließen der Leitungen des Motors ist gleichbedeutend mit einer unendlichen Belastung des Motors, die dazu führen kann, dass der Motor schnell stoppt. IBRK-Pfeil zeigt dies
Beim Entwurf einer H-Brückenschaltung muss ein sehr wichtiger Aspekt berücksichtigt werden. Wenn der Eingang der Schaltung nicht vorhersagbar ist (beispielsweise während des Startens des Mikrocontrollers), müssen alle MOSFETs in den Aus-Zustand versetzt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die MOSFETs auf jeder der Halbbrücken der H-Brücke niemals gleichzeitig einschalten. Das gleichzeitige Einschalten des MOSFET auf derselben Halbbrücke führt zu einem Kurzschluss in der Stromversorgung, wodurch der MOSFET möglicherweise beschädigt wird und die Schaltung funktionsunfähig wird. Dies wird durch einen Pulldown-Widerstand am Eingang jedes MOSFET-Treibers erreicht.
