Hi ha moltes aplicacions de MOSFET des del sector industrial fins a electrodomèstics com el control de velocitat del motor, la regulació de la llum, l'amplificació i la commutació de senyals electrònics dins de dispositius electrònics, com a inversor, amplificador d'alta freqüència i molts més. En general, aquests estan disponibles en diferents mides per adaptar-se a les necessitats de diferents projectes electrònics. Els MOSFET s'utilitzen sempre que necessitem controlar grans tensions i corrents amb un petit senyal. Aquest article proporciona informació breu sobre una de les aplicacions MOSFET, com ara com dissenyar a control de velocitat del motor amb MOSFET .
Control de velocitat del motor amb MOSFET
A la societat moderna, el control de velocitat dels motors elèctrics està a tot arreu perquè és important per a diferents màquines. La funció necessària i el rendiment dels motors elèctrics són amplis. Quan ens centrem en la part de control de velocitat del motor, el control de velocitat dels motors pas a pas i servomotors es pot fer mitjançant un tren de polsos, mentre que el control de velocitat del motor de CC i inducció sense escombretes es pot fer amb tensió de CC o una resistència externa. Actualment, en moltes indústries, els motors elèctrics s'utilitzen com a font d'energia indispensable. Però, el control de la velocitat del motor és necessari perquè afecta directament el funcionament de la màquina, la qualitat i el resultat del treball.
La intenció principal d'això és dissenyar un circuit per controlant la velocitat d'un motor de corrent continu amb un MOSFET. Un MOSFET és un tipus de transistor, utilitzat per amplificar o canviar voltatges dins dels circuits. El tipus de MOSFET utilitzat en aquest circuit és el mode de millora MOSFET que només funciona en el mode de millora. Això vol dir que aquest transistor s'apagarà sempre que no hi hagi tensió al terminal de la porta i s'activarà sempre que es proporcioni una tensió. Per tant, fa que el transistor sigui ideal per utilitzar-lo com un interruptor per controlar un motor de corrent continu.
El motor de corrent continu s'utilitza en diferents aplicacions com robots, aparells, joguines, etc. Per tant, en moltes aplicacions de motor de corrent continu, el control de la velocitat i la direcció del motor és essencial. Aquí explicarem com dissenyar un controlador de motor de corrent continu senzill amb un MOSFET.
Components necessaris:
Els components necessaris per fer aquest controlador de motor de corrent continu inclouen una bateria de 12 V, 100 K potenciòmetre , IRF540N E-MOSFET, un motor de corrent continu i un interruptor.
Connexions:
Les connexions d'aquest motor de corrent continu controlen la velocitat amb IRF540N EMOSFET seguir com;
El terminal de la porta IRF540 E-MOSFET està connectat al potenciòmetre, el terminal font està connectat al cable positiu del motor i el terminal de drenatge del MOSFET està connectat al terminal positiu de la bateria mitjançant un interruptor.
El cable negatiu del motor està connectat al terminal negatiu de la bateria.
El terminal de sortida del potenciòmetre està connectat al terminal de la porta del MOSFET, GND està connectat al terminal negatiu de la bateria mitjançant un cable negatiu del motor i el pin VCC està connectat al terminal positiu de la bateria mitjançant un terminal de drenatge del MOSFET. i canviar.
Treball
Un cop tancat l'interruptor 'S', l'alimentació de tensió al terminal de la porta MOSFET fa que el subministrament de corrent des del terminal de drenatge (D) a la font (S). Després d'això, el corrent comença a fluir per tot el motor de corrent continu i el motor comença a girar. La suma de corrent subministrada al motor de corrent continu es pot regular simplement ajustant el potenciòmetre, després d'això canvia la tensió aplicada al terminal de la porta del MOSFET. Així, podem controlar la velocitat d'un motor de corrent continu controlant la tensió al terminal de la porta del MOSFET. Per augmentar la velocitat del motor de corrent continu, hem d'augmentar la tensió aplicada al terminal de la porta del MOSFET.
Aquí, el circuit controlador de motor de CC basat en MOSFET IRF540N es va dissenyar per controlar la velocitat el motor . Aquest circuit és molt senzill de dissenyar mitjançant un MOSFET i un potenciòmetre. Podem controlar la velocitat del motor simplement controlant la tensió aplicada al terminal de la porta del MOSFET.
Avantatges dels MOSFET per al control de velocitat del motor:
Els transistors tenen un paper fonamental en els circuits de control de la velocitat del motor, i els MOSFET (transistors d'efecte de camp d'òxid metàl·lic-semiconductor) sovint s'afavoreixen sobre altres tipus de transistors com els BJT (transistors d'unió bipolar) i els IGBT (transistors bipolars de porta aïllada) per diverses raons. . En aquest article, explorarem els avantatges i aplicacions de l'ús de MOSFET per al control de la velocitat del motor sobre altres transistors.
- Alta eficiència :
- Els MOSFET presenten una resistència a l'encesa molt baixa (RDS(on)), donant lloc a una dissipació de potència mínima i una alta eficiència en els circuits de control del motor.
- Aquesta alta eficiència significa que es genera menys calor, reduint la necessitat de sistemes de refrigeració elaborats, fent que els MOSFET siguin adequats per a aplicacions d'alta potència.
- Velocitat de canvi ràpid :
- Els MOSFET tenen una velocitat de commutació molt ràpida, normalment en el rang de nanosegons.
- Aquesta resposta ràpida permet un control precís de la velocitat i la direcció del motor, fent-los adequats per a aplicacions on es requereixen canvis ràpids.
- Baixa potència de la unitat de porta :
- Els MOSFET requereixen una potència mínima d'accionament de la porta per canviar entre els seus estats d'encesa i apagat.
- Aquesta característica minimitza la potència necessària per controlar el transistor, donant lloc a sistemes de control de motor eficients energèticament.
- No es requereix corrent de porta :
- A diferència dels BJT, els MOSFET no requereixen un corrent de porta continu per romandre en el seu estat encès, la qual cosa redueix el consum d'energia del circuit de control.
- Això és especialment avantatjós en aplicacions alimentades amb bateries on l'eficiència energètica és crítica.
- Tolerància a la temperatura :
- Els MOSFET poden funcionar en un ampli rang de temperatures, cosa que els fa adequats tant per a ambients freds com calents extrems.
- Aquesta característica és valuosa en aplicacions com ara sistemes d'automoció i maquinària industrial.
- EMI reduït :
- Els MOSFET generen menys interferències electromagnètiques (EMI) en comparació amb els BJT i els IGBT.
- Això és crucial en aplicacions on l'EMI pot interferir amb dispositius o sistemes electrònics propers.
Aplicacions del control de velocitat del motor amb MOSFET:
- Vehicles elèctrics (EV) i vehicles híbrids :
- Els MOSFET s'utilitzen habitualment en els sistemes de control de motor de vehicles elèctrics i híbrids.
- Ofereixen un control eficient i precís dels motors elèctrics, contribuint a millorar el rendiment i l'autonomia del vehicle.
- Automatització industrial :
- A les indústries, el control de velocitat del motor basat en MOSFET s'utilitza per a cintes transportadores, braços robòtics i altres sistemes automatitzats.
- La ràpida velocitat de commutació dels MOSFET garanteix un control precís i sensible en els processos de fabricació.
- Electrodomèstics :
- Els MOSFET es troben en electrodomèstics com ara rentadores, aparells d'aire condicionat i ventiladors per al control de la velocitat del motor.
- La seva eficiència i baixa generació de calor els fan ideals per a electrodomèstics eficients energèticament.
- Sistemes HVAC :
- Els sistemes de calefacció, ventilació i aire condicionat (HVAC) utilitzen MOSFET per controlar la velocitat dels motors en ventiladors i compressors.
- Això contribueix a l'estalvi energètic i a la regulació precisa de la temperatura.
- Propulsió de drons :
- Els drons requereixen un control eficient de la velocitat del motor per mantenir l'estabilitat i la maniobrabilitat.
- Els MOSFET són els preferits en els circuits de control de motor de drons a causa del seu baix pes i alta eficiència.
- Sistemes de refrigeració per ordinador :
- Els MOSFET s'utilitzen en ventiladors de refrigeració d'ordinadors per ajustar la velocitat del ventilador en funció de la temperatura, garantint un rendiment de refrigeració òptim amb un soroll mínim.
- Trens i locomotores elèctrics :
- Els MOSFET s'utilitzen en els sistemes de control de motors de trens i locomotores elèctrics per regular la velocitat i la direcció de manera eficient.
- Sistemes d'Energies Renovables :
- Les turbines eòliques i els sistemes de seguiment solar utilitzen MOSFET per controlar la velocitat dels motors, optimitzant la generació d'energia.
En resum, els MOSFET ofereixen nombrosos avantatges per al control de la velocitat del motor, com ara una alta eficiència, una velocitat de commutació ràpida, uns requisits de potència de la porta baixa i una EMI reduïda. Aquests avantatges els converteixen en l'opció preferida en una àmplia gamma d'aplicacions, des de vehicles elèctrics i automatització industrial fins a electrodomèstics i sistemes d'energies renovables. La versatilitat i fiabilitat dels MOSFET els converteixen en una pedra angular de la tecnologia moderna de control de motors.
