Elektroniki večkrat potrebujemo krmilnik DC motorjev. V prodajnem servisu revije Svet elektronike že zdaj ponujamo krmilnik motorjev, ki pa je namenjen za krmiljenje manjših motorjev s porabo 0,5A toka. Zato smo se v uredništvu vprašali, zakaj ne bi bralcem ponudili precej izboljšan krmilnik motorjev, ki bo bralce prepričal s svojo zmogljivostjo.
Krmiljenje DC motorjev ni neka hudo visoka znanost. Za dobro krmiljenje moramo uporabiti H mostič, ki pa mora tudi biti ustrezno dimenzioniran. Veliko nas pozna integriran krmilnik motorjev z dvojnim H mostičem L298, vendar je tokovno prešibak za naše potrebe. Na trgu obstajajo tudi drugi krmilniki, vendar se njihove cene že dvigajo v višave tam okoli 50 Evrov in več. Zato smo se v uredništvu vprašali, zakaj ne bi bralcem ponudili precej izboljšan krmilnik motorjev, ki bo cenovno sprejemljiv in tehnično ustrezen. Po daljšem iskanju smo se odločili, da ne bomo uporabili integrirane variante iz več razlogov: prvi razlog je zamenljivost: če nam v diskretnem vezju pregori kateri od tranzistorjev, ga lahko kratko malo zamenjamo za relativno nizko ceno, medtem ko pri integrirani verziji zamenjava potegne za sabo več dela. In drugi razlog je seveda cena: močnostni tranzistorji so zelo poceni, medtem, ko integrirani krmilniki niso. In če nam zmogljivost izhodnih tranzistorjev ne ustreza in je premajhna, pač zamenjamo obstoječe transistorje z zmogljivejšimi. Potrebno je le paziti, da so tranzistorji komplementarni oz. združljivi med sabo. To pomeni, da naj bo ojačenje hFE pri obeh tranzistorjih čim bolj identično.
Vezje
Vezje močnostnega krmilnika je enostavno, poglejte si ga na Sliki 1. Na shemi vidimo dva para Darlington močnostnih tranzistorjev. Poleg tega sta v vezju še dva signalna tranzistorja, ki skrbita za določanje smeri vrtenja motorja. S priključkom na PIN4 IDC konektorja pa vkapljamo/izklapljamo vrtenje motorja. Diode D1-D4 ščitijo tranzistorje pred previsoko napetostjo v primeru izklopa posameznega tranzistorja.
Vezje krmilimo z mikrokontrolerjem oziroma s tipkami, ki jih vežemo na +5V in na priključke 6 in 7 na IDC konektorju. Če boste uporabili tipke priporočam vgradnjo zaščitnih diod D5 in D6.
Krmiljenje
Krmiljenje močnostnega krmilnika DC motorja je enostavno. Na pin 4 in na priključka 6 ali 7 sočasno priključimo +5V. Smer vrtenja določamo s priključkoma 6 ali 7.
Električne karakteristike
Električne karakteristike krmilnika so v prvi vrsti odvisne od uporabljenih tranzstorjev. Tako z uporabljenimi BDX34/BDX53 lahko dosežemo 10A konstantnega toka (15A v konicah) pri napajalni napetosti 80V. S tranzistorji BD909/910 pa bi dosegli 15A konstantnega toka. Za kaj več bi morali uporabiti MOSFET tranzistorje, kot npr. IRL3205/IRF4905.
Tiskano vezje
Tiskano vezje je dvoslojno predvsem zaradi visokih tokov. Uporabljeni so SMD elementi, kar pa zaradi enostavnosti vezje ne bi smel biti problem pri sestavljanju. Vsi elementi se nahajajo na strani komponent (TOP) razen tranzistorjev, ki jih najprej privijačimo na hladilno telo in šele potem prispajkamo na vezje, kot se vidi na Sliki 2.
Vezje smo preizkušali s precej vrstami DC motorjev – od majhnih do takšnih, ki so porabili do 15A toka, zmogljivejših v uredništvu nismo imeli. Izkazalo se je, da krmilnik brez problema krmili tudi motorje, ki potrošijo 15A.
Kaj pa alternative?
Seveda vedno obstajajo alternative našemu vezju. Tako smo razmišljali o miniaturnem, pa vendarle zmogljivem krmilniku in našli rešitev. Osrednji del krmilnika so SMD MOSFET tranzistorji AP4525GEH-HF-3TR. V enem ohišju takšnega tranzistorja se nahaja par N in P MOSFET tranzistorja, od katerih zmore P kanalni -12A, N kanalni pa 15A toka! Impresivno za SMD ohišje.
Električna shema je precej podobna tisti, ki jo vidite na Sliki 1 z nekaj malega razlik: uporabljeni so MOSFET tranzistorji in na shemi ne vidimo zaščitnih diod, ker se le-te nahajajo v ohišju MOSFET tranzistorjev. V vezju smo uporabili AP4525GEH, ki vsebuje P in N-kanalni močnostni MOSFET, ter zaščitno diodo pri obeh tranzistorjih. Vezje za razliko od predhodnega krmilimo z logično ničlo, ki jo priklopimo na priključka LEVO oziroma DESNO.
Močnostni krmilnik DC motorjev
AX elektronika d.o.o.
2014_SE220_58
