Hoe ontwerp je een PWM-circuit dat je nodig hebt

Er zijn verschillende manieren om de snelheden van DC-motoren te regelen. Een van de meest geprefereerde en eenvoudige manieren is echter het gebruik van een pulsbreedtemodulatie (PWM) -schakeling. De PWM (Pulse Width Modulation) is een techniek die lange tijd wordt gebruikt bij het aandrijven van traagheidsbelastingen. Het gebruik van pulsbreedtemodulatie bij het besturen van motordrivers heeft verschillende voordelen.

Maar misschien is het belangrijkste voordeel dat aangezien de transistor ofwel volledig "UIT" of "AAN" is, het vermogensverlies in de schakelgeleider klein blijft. In dit artikel wordt besproken hoe u een PWM-circuit kunt ontwerpen. Hier zullen belangrijke kwesties worden besproken, zoals het effectief in afzonderlijke delen van elektrische signalen knippen om het vermogen van elektronische signaaloverdracht te verminderen.

Professionele introductie tot PWM-circuits

Pulsbreedtemodulatie (PWM) is een term die wordt gebruikt in de beschrijving van een type digitaal signaal. Pulsbreedtemodulatie wordt gebruikt in tal van toepassingen, zoals geavanceerde regelcircuits. Een standaardmethode waar PWM veel gebruik van ziet, is het regelen van het dimmen van LED's en het regelen van de richting van servomotoren.

Pulsbreedtemodulatiecircuit werkt door het gemiddelde vermogen tijdens de transmissie van elektrische signalen te verminderen. Het doet dit door signalen te scheiden in afzonderlijke delen of monsters. Zoals eerder vermeld, zijn er tal van voordelen en toepassingen in onder meer telecommunicatie, spanningsregeling, servomotorbesturing, digitale circuits en motortoerentalregeling.

Pulsbreedtemodulatiecircuits zijn een topkeuze voor veel gebruikers, omdat ze tijdens gebruik niet veel lawaai maken. In tegenstelling tot analoge signalen die tijdens het proces enig geluid uitzenden, zijn pulsbreedtemodulatiecircuits ruisongevoelig en zeer efficiënt. Beter nog, pulsbreedtemodulatiecircuits zijn economisch en nemen niet veel ruimte in beslag. Pulsbreedtemodulatiecircuits zijn niet lastig of lastig te construeren. De componenten die nodig zijn bij de vervaardiging van deze schakelingen zijn eenvoudig te monteren.

Bovendien zijn de te volgen stappen bij de fabricage of productie van pulsbreedtemodulatiecircuits supercomfortabel, in tegenstelling tot het ontwerp van andere cursussen. Pulsbreedtemodulatiecircuits zijn eenvoudig terug te converteren naar analoge circuits met minimale hardware.

Inschakelduur, frequentie en pulsbreedte in een PWM-circuit

lDuty Cycle

Zoals eerder vermeld, blijft een pulsbreedtemodulatiesignaal een bepaalde tijd aan en gaat de rest van de tijd uit. Het werkt op een "AAN" en "UIT" basis. Een aspect dat het PWM-signaal nuttiger en unieker maakt, is het feit dat het kan worden ingesteld om een ​​bepaalde tijd aan te blijven door de duty-cycle te regelen. Het percentage of de verhouding van de tijd dat het PWM-signaal op tijd of HOOG blijft, staat bekend als de duty cycle.

Als het signaal AAN blijft, bevindt het zich in een bedrijfscyclus van 100%. Maar als het altijd uit is, dan is het 0% inschakelduur. De formule voor het berekenen van de duty cycle is als volgt:

Duty Cycle =Turn ON tijd/ (Turn ON tijd + Turn OFF tijd)

lFrequentie van PWM

De frequentie van een pulsbreedtemodulatieschakeling bepaalt de snelheid of liever hoe snel een PWM nodig heeft om een ​​periode te voltooien. Eén periode is een volledige of volledige AAN- en UIT-periode van een pulsbreedtemodulatiesignaal. Normaal gesproken liggen de pulsbreedtemodulatiesignalen die veel microcontrollers genereren rond de 500 Hz. Dergelijke frequenties vinden veel toepassing in snel schakelende componenten zoals converters en inverters.

Niet alle toepassingen hebben echter een hoge frequentie nodig. Om bijvoorbeeld een servomotor te besturen, moet u PWM-signalen produceren met een frequentie van ongeveer 50 Hz. Simpel gezegd:hoe snel het pulsbreedtemodulatiesignaal wordt in- en uitgeschakeld, wordt bepaald door de frequentie van het PWM-signaal.

pulsbreedte in een PWM-circuit

Een PWM-schakeling bestaat uit een Pulse Width (PW). Pulsbreedte is per definitie de verstreken tijd of tijd tussen stijgende/hoge en dalende/lage flanken van een enkele puls. Pulsbreedte is de duur van een ander signaal, meestal een draaggolfsignaal dat bij verzending wordt gebruikt. Om dergelijke metingen nauwkeurig en herhaalbaar te maken, wordt 50% van het vermogensniveau als referentiepunt gebruikt.

Hoe een PWM-circuit te bouwen

Het bouwen van een PWM-circuit is op zich geen moeilijke taak. De volgende zijn enkele van de materialen die nodig zijn om een ​​PWM-circuit te maken. Glanzend papier

• Met koper beklede plaat
• Aceton
• IJzerchloride
• LASER-printer
• Schaar
• Markeerstift
• Plastic container
• Schuurpapier
• Veiligheidshandschoenen
• Gezien
• Latex handschoenen

Stap 1:Het circuit ontwerpen

Begin met het ontwerpen van het schematische diagram in PCB-ontwerpsoftware. U kunt ontwerpsoftware gebruiken zoals Kicad, Express PCB, Dip Trace, NI Multism of Altium Designer. EAGLE PCB Design Software is de beste optie.

Stap 2:De PCB-layout ontwerpen

Nadat u klaar bent met het ontwerpen van het schematische diagram, is het nu tijd om de PCB-layout te ontwikkelen, bij voorkeur met behulp van de Eagle EDA-tool. Nadat u klaar bent, maakt u een afdruk van de fabricage van PCB's, er is een grote kans op lay-outfouten, die een grote negatieve invloed kunnen hebben op de functionaliteit van het eindproduct. Er zijn verschillende PCB-lay-outs op het glanzende papier. Gebruik hier alleen een LASER-printer. Componenten die hier nodig zijn, zijn onder meer:

• Koptekst (2,54 mm)
• PCB:FR4 glasvezel
• Schroef aansluitblok
• Condensator – 0,1 uF (104)
• Weerstanden
• 1N5403 – Diode (3 Ampère)
• TLP250 – Poortbestuurder
• IRFP460 – Power-MOSFET

Stap 3:Soldeerproces

Gebruik een IC-poortstuurprogramma om de vermogens-MOSFET aan te sturen. Maar nogmaals, TLP250 IC is geschikt voor het gate-drivercircuit van IGBT en power MOSFET. U kunt de PWM-controller gebruiken om de helderheidsniveaus van een LED te regelen of zelfs als LED-driver te gebruiken. De PWM-controller werkt of vervult dezelfde functies als een PWM-dimmer.

Stap 4:Berekening MOSFET-vermogensdissipatie

De vierde stap omvat de berekening van de vermogensdissipatie. Het volgende is een formule voor het berekenen van vermogensdissipatie:

P =R X I ²

P =R_ds (AAN) X I ²

Hier,

P =Vermogen

I =Stroom

R_ds (AAN) =Weerstand tegen aftapbron

Stap 5:Maximale vermogensdissipatie minus koellichaam

Vermogensdissipatie is het maximale vermogen dat door de MOSFET wordt gedissipeerd onder gespecificeerde thermische omstandigheden. De vijfde stap bij het bouwen van uw PWM-circuit omvat de berekening van de maximale vermogensdissipatie zonder koellichaam. De berekening van de vermogensdissipatie is eenvoudig. Vermogensdissipatie berekend door de junctietemperatuur te nemen en de omgevingstemperatuur af te trekken en deze vervolgens te delen door de maximale junctie met de omgevingstemperatuur.

Pd =Tj (max) – TA

ROJA

Stap 6:Interface van het PWM-stuurprogramma

Dit is de laatste stap naar het hebben van uw PWM-circuit. Om uw PWM-stuurprogramma te koppelen of liever te voltooien, hebt u jumperdraden, PWM-stuurprogramma, Arduino UNO-bord, DC-motor, SMPS en 10k-potentiometer nodig.

Opmerkingen

PWM-circuitontwerp kan een ontmoedigende taak blijken te zijn, vooral als u de instructies niet zorgvuldig opvolgt. Je merkt misschien dat de dingen in werkelijkheid een beetje anders zullen zijn dan wat je in boeken of op internet vindt. Om aan de veilige kant te blijven, moet u rekening houden met verschillende zaken. Je moet er bijvoorbeeld voor zorgen dat je alle benodigde materialen in huis hebt.

U moet er ook voor zorgen dat u alle stappen van het begin tot het einde volgt, zoals aangegeven. Je moet ook rekening houden met zaken die met veiligheid te maken hebben. Zorg ervoor dat je in een schone en veilige omgeving werkt. Je moet ook bekend zijn met berekeningen, omdat je mogelijk essentiële aspecten moet berekenen, zoals vermogensdissipatie, weerstandswattage en het gebruik van microcontrollers, onder andere.

Toepassingsgebied

PWM-circuits vinden toepassing in een breed scala aan toepassingen. Geschikte voorbeelden van waar PWM-controllers worden gebruikt, zijn onder meer:

• Gebruikt voor het regelen van snelheden van gelijkstroommotoren
• Ze vinden toepassing bij het regelen van de helderheid van LED-lichtstrips en LED-lampen
• Gebruikt voor toongeneratie
• Ze vinden ook toepassing in DC-verwarmers
• Gebruikt in componenten met gelijkstroom

Wilt u een PWM-controller instellen? U kunt contact met ons opnemen

Het opzetten van een PWM-controller kan een moeilijke taak blijken te zijn. Een meerderheid van de mensen vindt het moeilijk als het gaat om het instellen van PWM-controllers. Vind je het moeilijk om een ​​PWM-controller in te stellen? Maak je geen zorgen. Wij van WellPCB zijn er om u te helpen. Lijd niet in stilte als we kunnen helpen. We begrijpen elk aspect dat te maken heeft met PWM-motorcontrollers. Laat ons alles voor u regelen terwijl u zit en ontspant. Afhankelijk van uw gebruik stellen we de belasting voor u in, sluiten we alle bedrading aan om kortsluiting te voorkomen en berekenen we de maximale vermogensdissipatie voor uw PWM-controller.

Conclusie

Zoals eerder opgemerkt, is het regelen van de snelheid van DC-motoren op veel manieren haalbaar. Het gebruik van Pulse Width Modulation is echter de beste en meest vertrouwde methode. Er zijn tal van voordelen verbonden aan het gebruik van pulsbreedtemodulatie bij het regelen van snelheden van DC-motoren. Sommigen van hen omvatten een klein vermogensverlies en een constante motorspanning. Het bouwen van een PWM-motor kan een frustrerende oefening zijn, vooral als u zich niet aan alle instructies houdt. Als u het moeilijk vindt om een ​​PWM-controller te ontwikkelen en in te stellen, kunt u contact met ons opnemen voor hulp. Wij zijn de beste professionele PWM-ontwerpers met tientallen jaren ervaring en professionaliteit.