Jan 11, 2019 伝言を残す

モーターの部品が異なれば、設計要件も異なります。

モーターの部品が異なれば、設計要件も異なります。

1.入力とレベルシフトセクション

入力信号線はDATAによって導入され、1ピンはグランドライン、残りは信号ラインです。 1フィートのアースは2Kオームの抵抗に接続されていることに注意してください。 ドライバボードとマイクロコントローラが別々に電力を供給されている場合、この抵抗は信号電流が逆流する経路を提供します。 ドライバボードとマイクロコントローラが1組の電源を共有している場合、この抵抗によってマイクロコントローラボードのグランドに流れ込むワイヤに沿って大きな電流が流れるのを防ぐことができます。 言い換えれば、「一点接地」を実現するために、ドライバボードのグランドラインをマイクロコントローラのグランドラインから分離することと等価である。

高速オペアンプKF347(別名TL084)は、入力ロジック信号をインジケータとダイオードからの2.7Vリファレンス電圧と比較し、それを電源に近い方形波信号に変換するコンパレータとして機能します。電圧振幅 KF347の入力電圧範囲を負電源電圧に近づけることはできません。そうしないとエラーが発生します。 そのため、オペアンプの入力に電圧範囲がオーバーフローするのを防ぐダイオードが追加されています。 入力の2つの抵抗のうちの1つは電流を制限するために使用され、1つは入力がフロート状態のときに入力をローに引き下げるために使用されます。

オペアンプの代わりにLM339や他のオープン回路コンパレータを使用することはできません。オープン回路出力のハイレベル出力インピーダンスは1kΩ以上で、電圧降下が大きく、後者のトランジスタはステージをオフにすることはできません。

2.ゲート駆動部

後部トランジスタと抵抗およびツェナー管からなる回路はさらに信号を増幅し、FETのゲートを駆動し、FET自体のゲート容量(約1000pF)を使用して、上下のアームのFETを遅延させます。 Hブリッジ 同時導通(「コモンステート導通」)は電源の短絡を引き起こします。

オペアンプの出力が低いと(約1Vから2V、完全にゼロに達することはできません)、下側のトランジスタがオフになり、FETがオンになります。 上側のトランジスタがオンになり、FETがオフになり、出力がハイになります。 オペアンプの出力がハイ(約VCC-(1V〜2V)で、完全にVCCに達することができない)のとき、下側のトランジスタがオンになり、FETがオフになります。 上側のトランジスタがオフになり、FETがオンになり、出力がローになります。

上記の分析は静的です。 以下は、スイッチングの動的プロセスの説明です。三極管のオン抵抗は2kΩよりはるかに小さいので、トランジスタがオフからオンに切り替わるときに、FETのゲート容量の電荷を素早く解放することができます。 すぐに閉まりました。 ただし、トランジスタがオンからオフに切り替わったときに、トランジスタが2kΩの抵抗で充電されるまでにはある程度の時間がかかります。 それに対応して、FETは、オフからオンへよりも速い速度でオンからオフへ切り替わる。 2つのトライオードのスイッチング動作が同時に発生した場合、この回路は上下アームのFETを破損させてから通過させ、コモンステート伝導現象を排除することができます。

実際、オペアンプの出力電圧は一定期間変化する必要があります。 この間、オペアンプの出力電圧は正と負の電源電圧の中間にあります。 このとき、2つのトランジスタは同時にオンになり、FETは同時にオフになる。 したがって、実際の回路はこの理想的な状況よりも安全です。

FETゲートに12Vのツェナーダイオードを使用して、FETゲートの過電圧破壊を防ぎます。 一般的なFETゲートの耐圧は18Vまたは20Vであり、24Vに直接印加された電圧は破壊されます。 したがって、このツェナーダイオードを通常のダイオードに置き換えることはできませんが、2kΩの抵抗に置き換えることができます。 分圧12Vです。

3.電界効果チューブ出力部:

高出力FETでは、ソースとドレインとの間にダイオードが逆並列に接続されている。 Hブリッジに接続すると、出力端子の電圧スパイクを除去するために使用される4個のダイオードに相当します。 したがって、外付けダイオードはありません。 出力に小さなコンデンサ(out1とout2の間)を並列に接続すると、モーターで発生するピーク電圧を減らすのに一定の利点があります。 ただし、PWMを使用するとピーク電流の影響があるため、容量を大きくしすぎないでください。 低電力モータを使用する場合は、このコンデンサを省略することができます。 このコンデンサを追加する場合は、高耐圧を使用する必要があります。通常のセラミックコンデンサは短絡を突破する可能性があります。

出力端に並列に接続された抵抗と発光ダイオードとコンデンサからなる回路は、モータの回転方向を示す。

パフォーマンス指標:

電源電圧は15〜30V、最大連続出力電流は5A /モーター1台です。 短時間(10秒)で10A、PWM周波数では30KHz(通常1〜10KHz)に達することがあります。 回路基板は4つの論理独立ユニットを含み、出力端子はHブリッジ電力増幅ユニットを形成するように接続され、それはシングルチップマイクロコンピュータによって直接制御することができる。 モータの双方向回転速度制御を実現します。

5.配線:

大電流ラインはできるだけ短く太くし、ビアホールを通過しないようにします。 ビアホールを通過する必要がある場合は、ビアホールをより大きく(> 1mm)し、パッド上に小さなビアホールを作成します。 はんだが一杯になります。 さらに、ツェナーダイオードを使用する場合、FETのソースは、電源とグランドに対して可能な限り短く太いものにすべきである。 さもなければ、大電流では、導線の両端の電圧降下が正方向に調整された調整器を通過するかもしれず、そして起動したトランジスタがそれを焼き付けます。 初期設計では、NMOSトランジスタのソースは、電流を検出するために、一度0.15オームの抵抗に接続されていました。 この抵抗はボードの連続燃焼の主な原因となりました。 もちろん、電圧レギュレータを抵抗に置き換えても、そのような問題はありません。 2004年のロボコン大会では、主にこの回路をモーター駆動に使用しました。


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