Desde un cepillado de DC del motor está siendo utilizado, no necesariamente se necesita un Puente H como una unidad. Sólo en dos casos realmente requieren de un Puente H; necesidad de la externamente conmutan el motor (creo que sin escobillas PM motores, por ejemplo) o la necesidad de giro inverso. Ninguno de estos parece aplicarse aquí. El uso de una sola dirección o Solo Cuadrante de la Unidad (SQD) sería simplificar en gran medida lo que usted está tratando de hacer.
La FET usted está pensando en usar (2SK4033) no es un gran partido para el voltaje de la unidad que está disponible (Andy ya ha señalado el por qué), y vamos a entrar en más detalles acerca de la elección de los FETs más tarde.
La conducción de los motores DC con escobillas con un Solo Cuadrante de la Unidad (SQD)
Principalmente, este va a ser acerca de la elección de un FET como controlar el elemento. Asumimos que sólo un giro de la dirección, lo que significa que un Solo Cuadrante de la Unidad (SQD) será suficiente. Para un SQD, ya sea P o canal N canal de FET puede ser utilizado. Un canal N parte sería una baja interruptor lateral, mientras que un P a canalizar una parte de alto interruptor lateral. El borde iría a una N a canalizar una parte ya que la unidad del circuito sería un poco más sencillo (uno menos inversión), menor la pérdida de la conducción para un determinado tamaño de chip, y más fácil de encontrar de baja \$V_{\text{th}}\$ unidades. Aquí es un esquema de base SQD el uso de un N FET de canal.
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Es posible que no parece, pero esto es sólo un Dólar poder modulador como la que se usa para llevar la corriente a través de un LED. Sólo aquí, en lugar de un LED en serie con un inductor, es el motor de EMF (\$V_{\omega }\$) y la pérdida de disolución (\$R_{\text{wind}}\$). \$R_g\$ es el total de la puerta de la resistencia del circuito incluyendo la resistencia en el conductor, de interconexión, y FET (paquete de 100 Ohm el valor que se muestra fue elegida por conveniencia, no hay ninguna razón real). \$R_{\text{pd}}\$ es una resistencia pulldown no sólo para mantener la FET apagado, mientras que el poder viene de arriba. \$V_b\$ es el voltaje de la batería. \$V{\text{drv}}\$ es el voltaje de la FET conductor.
Corrientes, voltajes, y parte de la disipación de energía son básicamente los de un Dólar. Para simplificar las cosas, podemos hacer una suposición de que el motor de onda de corriente es despreciable, lo que sería bastante cierto para la ondulación de la corriente de menos de 10% de la corriente del motor. Para la corriente del motor (\$I_m\$) y un ciclo de trabajo del PWM (DC), habrá FET corrientes (pico \$I_{d-pk}\$, rms \$I_{d-rms}\$) y de Diodo corrientes (promedio \$I_{\text{cr-ave}}\$) relacionados como:
- \$I_{d-pk}\$ = \$I_m\$
- \$I_{\text{d-rms}}^2\$ = DC \$I_m^2\$
- \$I_{\text{cr-ave}}\$ = (1-DC) \$I_m\$
Criterios básicos para la elección de un FET (una especie de " el Abc de la elección de un FET):
- \$V_{\text{DS}}\$ > \$1.5 V_{\text{B-max}}\$
\$V_{\text{DS}}\$ no debería ser menor, pero no hay necesidad de mucho más. De hecho, la mayor tensión de las partes más grandes de morir y el tamaño del paquete lleva un paso por encima de ~ 55V.
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\$V_{\text{th-max}}\$ < \$\frac{V_{\text{Drv-min}}}{3}\$
La selección de \$V_{\text{th-max}}\$ de esta forma le dará el beneficio total de la \$R_{\text{ds}}\$ de la parte.
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\$\text{$\Delta $T}_{J-A}\$ < 50 ° C
Aumento de calor es realmente importante. Es responsable por todas las pérdidas ... la pérdida de la conducción, la puerta de la pérdida y el cambio de la pérdida.
La muestra parte de la selección basa en 3 criterios:
En este caso con \$V_{\text{B-max}}\$ = 3.7 V y \$V_{\text{Drv-min}}\$ = 3.3 V, busque un canal N parte con \$V_{\text{DS}}\$ > 5.6 V y \$V_{\text{th-max}}\$ < 1.1 V y una adivinar \$R_{\text{DS}}\$ de ~40mOhms acaba de entrar en el estadio. Pongo esto en el digikey pantalla, pero cualquier otro proveedor. Varias partes. Desde la parte que mencionar es Toshiba, selecciona uno de ellos para mirar más lejos.
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SSM3K123TU: \$V_{\text{DS}}\$ = 20V, \$V_{\text{th-max}}\$ = 1V
El próximo paso es averiguar el aumento de Calor. ¿Qué tipo de poder puede esta parte toma y todavía tiene menos de un 50C lugar? Esta es una pequeña parte, de 2 mm X 2.1 mm. Mirando la resistencia térmica del gráfico en la hoja de datos (hoja 5, curva c), vemos que para la mayoría de los mínimamente montado en la parte \$R_{\text{th}}\$ converge a 500C/W. Así, por 50C aumento de potencia en el FET debe ser limitada a 0,1 W total para la parte a ser aceptable. El poder en el FET es la suma de la pérdida de la conducción, y la conmutación de la pérdida:
\$P_T\$ = \$P_{\text{cond}}\$ + \$P_{\text{sw}}\$
donde
\$P_{\text{cond}}\$ = \$R_{\text{ds}}\$ DC \$I_m^2\$
\$P_{\text{sw}}\$ ~ \$\frac{1}{2} I_m V_b F_{\text{PWM}} \left(\tau _f + \tau _r\right)\$
Cuando el FET interruptores, todo sucede en el Miller de la Meseta. A su vez un FET, como \$V_{\text{gs}}\$ aumenta, en algún punto de \$V_{\text{ds}}\$ comenzará a caer. Ese es el inicio de la Miller Meseta. \$V_{\text{gs}}\$ le pegan a este voltaje (Miller Meseta de voltaje \$V_{\text{mp}}\$) hasta que el FET se enciende y \$V_{\text{ds}}\$ llega a 0V. El tiempo que toma para que ello ocurra es el tiempo de caída de la forma de onda de conmutación.
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Ese es el Miller de la Meseta de la SSM3K123. Ver que hay un círculo en rojo? Parece que esta a punto 4nC de ancho. Así, el tiempo necesario para que el FET a cambiar es el mismo tiempo que tarda la puerta en coche del circuito de proceso (por corriente de desplazamiento) que 4nC de Miller Meseta de carga (\$Q_{\text{mp}}\$). La corriente en el conductor será determinado por (\$V_{\text{mp}}\$ - \$V_{\text{drv}}\$)/\$R_g\$. También aproximado que \$V_{\text{mp}}\$ es de 1/2 \$V_{\text{drv}}\$, por lo que:
\$Q_{\text{mp}}\$ = \$\frac{\tau V_{\text{drv}}}{2 R_g}\$ o \$\tau \$ = \$\frac{2 R_g Q_{\text{mp}}}{V_{\text{drv}}}\$ = \$\frac{2(100 Ohms) \text{(4nC)}}{\text{3.3V}}\$ = 242nSec
Tiempo para algunos supuestos. La temperatura ambiente es de 50 ° c (por lo que max FET morir temp es 100C), PWM de frecuencia de 20 khz (debido a bajas frecuencias audibles, y realmente 5 khz a 10 khz es sólo desagradable), ciclo de trabajo (DC) es de 90%, y la corriente del motor (\$I_m\$) es de 1.2 A. De la \$R_{\text{ds}}\$ frente a temp curva en la página 3 de la hoja de datos podemos ver que en 100C, \$R_{\text{ds}}\$ es 33mOhms. Ahora estamos listos para calcular la pérdida de potencia en la FET.
\$P_T\$ = \$0.9 \text{(33mOhm)} \text{(1.2A)}^2 \$ + \$\text{(3.3V)} \text{(1.2A)} \text{(242nSec)} \text{(20kHz)}\$ = 36mW + 19mW = 55mW
Así, para estas condiciones FET aumento de calor que entra en aproximadamente 1/2 del límite de 100mW. De hecho, \$I_m\$ 1,65 a y el FET todavía estaría en el aumento de calor del presupuesto.
Cabos Sueltos
Coloque la unidad de circuitos e interruptores cerca del motor.
Si bien puede ser posible para el micro a la unidad de la FET directamente, un controlador para la protección de la micro es una buena idea (algo así como un NC7WZ16 podría trabajar aquí).
Puerta de la resistencia del circuito se convierte en un ejercicio de adaptación de impedancia. El más bajo de la puerta de la resistencia del circuito debe ser es la impedancia característica de la puerta del circuito parasitarias L y FET \$C_{\text{iss}}\$. Aquí está una pregunta anterior que entra en más detalle y puede ser útil.
Elegir un diodo con el mismo nivel de voltaje como de la FET, y la clasificación de corriente mayor que la máxima \$I_m\$. Un Schottky tienen menor pérdida, pero si FET ciclo de trabajo es > ~70% esto realmente no importa si un diodo de conmutación se utiliza en su lugar.
