Ci sono molte applicazioni di MOSFET dal settore industriale agli elettrodomestici come il controllo della velocità del motore, l'attenuazione della luce, l'amplificazione e la commutazione di segnali elettronici all'interno di dispositivi elettronici, come inverter, amplificatori ad alta frequenza e molti altri. Generalmente, sono disponibili in diverse dimensioni per soddisfare le necessità di vari progetti elettronici. I MOSFET vengono utilizzati ogni volta che è necessario controllare grandi tensioni e correnti con un piccolo segnale. Questo articolo fornisce brevi informazioni su una delle applicazioni MOSFET, ad esempio come progettare a controllo velocità motore con MOSFET .
Controllo velocità motore con MOSFET
Nella società moderna, il controllo della velocità dei motori elettrici è ovunque perché è significativo per macchine diverse. La funzione richiesta e le prestazioni dei motori elettrici sono di ampia portata. Quando ci concentriamo sulla parte di controllo della velocità del motore, il controllo della velocità dei motori passo-passo e dei servomotori può essere effettuato tramite un treno di impulsi mentre il controllo della velocità dei motori CC e a induzione senza spazzole può essere eseguito con tensione CC o un resistore esterno. Attualmente in molti settori i motori elettrici vengono utilizzati come fonte di energia indispensabile. Tuttavia, il controllo della velocità del motore è necessario perché influisce direttamente sul funzionamento, sulla qualità e sul risultato del lavoro della macchina.
L'intenzione principale di questo è progettare un circuito per controllare la velocità di un motore DC con un MOSFET. Un MOSFET è un tipo di transistor, utilizzato per amplificare o commutare le tensioni all'interno dei circuiti. Il tipo di MOSFET utilizzato in questo circuito è MOSFET in modalità potenziamento che funziona solo in modalità potenziamento. Ciò significa che questo transistor verrà spento ogni volta che non viene fornita tensione al terminale di gate e verrà attivato ogni volta che viene fornita tensione. Ciò rende il transistor ideale da utilizzare come interruttore per il controllo di un motore CC.
Il motore CC viene utilizzato in diverse applicazioni come robot, elettrodomestici, giocattoli, ecc. Pertanto, in molte applicazioni con motori CC, il controllo della velocità e della direzione del motore è essenziale. Qui spiegheremo come progettare un semplice controller per motore CC con un MOSFET.
Componenti richiesti:
I componenti richiesti per realizzare questo controller per motore CC includono una batteria da 12 V, 100 K potenziometro , E-MOSFET IRF540N, un motore CC e un interruttore.
Connessioni:
I collegamenti di questo controllo della velocità del motore CC con EMOSFET IRF540N seguire come;
Il terminale di gate E-MOSFET IRF540 è collegato al potenziometro, il terminale di sorgente è collegato al filo positivo del motore e il terminale di scarico del MOSFET è collegato al terminale positivo della batteria tramite un interruttore.
Il filo negativo del motore è collegato al terminale negativo della batteria.
Il terminale di uscita del potenziometro è collegato al terminale di gate del MOSFET, GND è collegato al terminale negativo della batteria tramite un filo negativo del motore e il pin VCC è collegato al terminale positivo della batteria tramite un terminale di scarico del MOSFET e cambiare.
Lavorando
Una volta chiuso l'interruttore 'S', l'alimentazione di tensione al terminale di gate del MOSFET provoca l'alimentazione di corrente dal terminale di drain (D) alla sorgente (S). Dopodiché la corrente inizia a fluire attraverso il motore CC e il motore inizia a girare. La somma della corrente fornita al motore CC può essere facilmente regolata semplicemente regolando il potenziometro, dopodiché cambia la tensione applicata al terminale di gate del MOSFET. Quindi possiamo controllare la velocità di un motore CC controllando la tensione al terminale di gate nel MOSFET. Per aumentare la velocità del motore CC, dobbiamo aumentare la tensione applicata al terminale di gate del MOSFET.
In questo caso, il circuito del controller del motore CC basato su MOSFET IRF540N è stato progettato per controllare la velocità di il motore . Questo circuito è molto semplice da progettare utilizzando un MOSFET e un potenziometro. Possiamo controllare la velocità del motore semplicemente controllando la tensione applicata al terminale di gate del MOSFET.
Vantaggi dei MOSFET per il controllo della velocità del motore:
I transistor svolgono un ruolo fondamentale nei circuiti di controllo della velocità del motore e i MOSFET (transistor a effetto di campo a semiconduttore e ossido di metallo) sono spesso preferiti rispetto ad altri tipi di transistor come BJT (transistor a giunzione bipolare) e IGBT (transistor bipolari a gate isolato) per diversi motivi . In questo articolo esploreremo i vantaggi e le applicazioni dell'utilizzo dei MOSFET per il controllo della velocità del motore rispetto ad altri transistor.
- Alta efficienza :
- I MOSFET presentano una resistenza nello stato di conduzione (RDS(on)) molto bassa, con conseguente dissipazione di potenza minima e alta efficienza nei circuiti di controllo del motore.
- Questa elevata efficienza significa che viene generato meno calore, riducendo la necessità di sistemi di raffreddamento elaborati, rendendo i MOSFET adatti per applicazioni ad alta potenza.
- Velocità di commutazione rapida :
- I MOSFET hanno una velocità di commutazione molto elevata, tipicamente nell'ordine dei nanosecondi.
- Questa risposta rapida consente un controllo preciso della velocità e della direzione del motore, rendendoli adatti per applicazioni in cui sono richiesti cambiamenti rapidi.
- Bassa potenza di azionamento del cancello :
- I MOSFET richiedono una potenza minima di comando del gate per passare dallo stato acceso a quello spento.
- Questa caratteristica riduce al minimo la potenza necessaria per controllare il transistor, ottenendo sistemi di controllo del motore efficienti dal punto di vista energetico.
- Nessuna corrente di gate richiesta :
- A differenza dei BJT, i MOSFET non richiedono una corrente di gate continua per rimanere in stato attivo, il che riduce il consumo energetico del circuito di controllo.
- Ciò è particolarmente vantaggioso nelle applicazioni alimentate a batteria in cui l’efficienza energetica è fondamentale.
- Tolleranza alla temperatura :
- I MOSFET possono funzionare in un ampio intervallo di temperature, rendendoli adatti sia ad ambienti estremamente freddi che caldi.
- Questa caratteristica è preziosa in applicazioni quali sistemi automobilistici e macchinari industriali.
- EMI ridotta :
- I MOSFET generano meno interferenze elettromagnetiche (EMI) rispetto ai BJT e agli IGBT.
- Ciò è fondamentale nelle applicazioni in cui l'EMI può interferire con dispositivi o sistemi elettronici vicini.
Applicazioni del controllo della velocità del motore con MOSFET:
- Veicoli elettrici (EV) e veicoli ibridi :
- I MOSFET sono comunemente utilizzati nei sistemi di controllo motore di veicoli elettrici e ibridi.
- Offrono un controllo efficiente e preciso dei motori elettrici, contribuendo a migliorare le prestazioni e l'autonomia del veicolo.
- Automazione industriale :
- Nelle industrie, il controllo della velocità del motore basato su MOSFET viene utilizzato per nastri trasportatori, bracci robotici e altri sistemi automatizzati.
- La rapida velocità di commutazione dei MOSFET garantisce un controllo preciso e reattivo nei processi di produzione.
- Elettrodomestici :
- I MOSFET si trovano negli elettrodomestici come lavatrici, condizionatori d'aria e ventilatori per il controllo della velocità del motore.
- La loro efficienza e la bassa generazione di calore li rendono ideali per apparecchi ad alta efficienza energetica.
- Sistemi HVAC :
- I sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC) utilizzano MOSFET per controllare la velocità dei motori di ventilatori e compressori.
- Ciò contribuisce al risparmio energetico e alla precisa regolazione della temperatura.
- Propulsione dei droni :
- I droni richiedono un controllo efficiente della velocità del motore per mantenere stabilità e manovrabilità.
- I MOSFET sono preferiti nei circuiti di controllo dei motori dei droni grazie al loro peso ridotto e all'elevata efficienza.
- Sistemi di raffreddamento del computer :
- I MOSFET vengono utilizzati nelle ventole di raffreddamento dei computer per regolare la velocità della ventola in base alla temperatura, garantendo prestazioni di raffreddamento ottimali con il minimo rumore.
- Treni e locomotive elettriche :
- I MOSFET sono impiegati nei sistemi di controllo motore di treni e locomotive elettrici per regolare in modo efficiente la velocità e la direzione.
- Sistemi di energia rinnovabile :
- Le turbine eoliche e i sistemi di inseguimento solare utilizzano MOSFET per controllare la velocità dei motori, ottimizzando la generazione di energia.
In sintesi, i MOSFET offrono numerosi vantaggi per il controllo della velocità del motore, tra cui alta efficienza, elevata velocità di commutazione, bassi requisiti di potenza del comando del gate e ridotte EMI. Questi vantaggi li rendono la scelta preferita in un’ampia gamma di applicazioni, dai veicoli elettrici all’automazione industriale, agli elettrodomestici e ai sistemi di energia rinnovabile. La versatilità e l'affidabilità dei MOSFET li rendono una pietra angolare della moderna tecnologia di controllo dei motori.
