Драйвер двигуна Pololu 24v12 для щіткових двигунів, 12 А, 5,5-40 В, компактний, із захистом від короткого замикання

Огляд

Драйвер двигуна високої потужності Pololu — це дискретний H-міст MOSFET, призначений для керування великими щітковими двигунами постійного струму. H-міст складається з одного N-канального МОП-транзистора на кожну ніжку, і більша частина продуктивності плати визначається цими МОП-транзисторами (решта плати містить схеми для прийому вхідних даних користувача та керування МОП-транзисторами). Таблиця даних MOSFET (167k pdf) доступна в розділі “Ресурси” вкладка. Абсолютна максимальна напруга для цього драйвера двигуна становить 40 В, а більша напруга може назавжди вивести драйвер двигуна з ладу. За нормальних робочих умов пульсації напруги на лінії живлення можуть підвищити максимальну напругу до рівня, що перевищує середню або заплановану напругу, тому безпечна максимальна напруга становить приблизно 34 В.

Примітка:Напруга акумулятора може бути набагато вищою за номінальну напругу під час заряджання, тому максимальна номінальна напруга акумулятора, яку ми рекомендуємо, становить 28 В, якщо не вжито відповідних заходів для обмеження пікової напруги.

Універсальність цього драйвера робить його придатним для широкого діапазону струмів і напруг: він може забезпечити до 12 А безперервного струму з розміром плати лише 1,3 дюйма на 0,8 дюйма і без необхідного радіатора. З додаванням радіатора він може керувати двигуном з приблизно до 17 А постійного струму. Модуль пропонує простий інтерфейс, який потребує лише двох ліній вводу-виводу, при цьому допускаючи операцію як знакової величини, так і блокованої протифазної роботи. Інтегроване виявлення різних умов короткого замикання захищає від типових причин катастрофічного збою; однак зауважте, що плата не включає захист від зворотного живлення або будь-який захист від перевантаження по струму чи перегріву.

Використання драйвера двигуна

Зв'язки

З’єднання двигуна та живлення двигуна знаходяться з одного боку плати, а з’єднання керування (логіка 5 В) – з іншого боку. Джерело живлення двигуна має бути здатним подавати великий струм, а великий конденсатор слід встановити поблизу драйвера двигуна. Аксіальний конденсатор, що входить до комплекту, можна встановити безпосередньо на платі на контактах, позначених «+» і «-», як показано нижче. Такі установки є компактними, але можуть обмежити варіанти тепловідведення; Крім того, залежно від якості джерела живлення та характеристик двигуна може знадобитися конденсатор більшої ємності. Існує два варіанти підключення до сигналів високої потужності (V+, OUTA, OUTB, GND): великі отвори в центрах 0,2 дюйма, які сумісні з клемними блоками, що входять у комплект, і пари отворів з відстанню 0,1 дюйма, які можна використовувати з платами perfboard, макетними платами та роз’ємами 0,1 дюйма.

УВАГА:Вживайте належних заходів безпеки під час використання потужної електроніки. Переконайтеся, що ви знаєте, що ви робите, коли використовуєте високу напругу або струм! Під час нормальної роботи цей продукт може отриматигарячийдостатньо, щоб спалити вас. Будьте обережні під час поводження з цим продуктом або іншими компонентами, пов’язаними з ним.

Логічні з’єднання призначені для взаємодії з системами 5 В (макс. 5,5 В); мінімальний високий поріг вхідного сигналу становить 3,5 В, тому ми не рекомендуємо підключати цей пристрій безпосередньо до контролера 3,3 В. У типовій конфігурації потрібні лише PWM і DIR. Два штирі прапора несправності (FF1 і FF2) можна контролювати, щоб виявити проблеми (додаткову інформацію див. у таблиці прапорів несправності нижче). TheСКИДАННЯpin, коли він утримується на низькому рівні, переводить драйвер у режим сну з низьким енергоспоживанням і очищає всі зафіксовані позначки несправності. Вивід V+ на логічній стороні плати дає вам доступ до моніторингу живлення двигуна (його не слід використовувати для сильного струму). Плата також має регульований контакт 5 В, який може забезпечити кілька міліампер (цього, як правило, недостатньо для всієї схеми керування, але може бути корисним як еталон або для мікроконтролерів з дуже низьким енергоспоживанням).

Розпіновка

Обладнання в комплекті

16-контактний прямий відривний штекерний роз’єм, один осьовий конденсатор ємністю 100 мкФ і дві 2-контактні 5-мм клемні колодки входять до кожного драйвера двигуна. Рекомендується підключати великий конденсатор до джерела живлення; один із способів зробити це між отворами «+» і «-», як показано нижче. Два отвори для кріплення призначені для використання з гвинтами №2 (не входять у комплект).

Потужний драйвер двигуна Pololu та компоненти в комплекті.

Драйвер потужного двигуна Pololu з припаяними компонентами.

Параметри керування двигуном

Коли висновок ШІМ утримується на низькому рівні, вихідні сигнали обох двигунів будуть утримуватися на низькому рівні (операція гальмування). При високому рівні ШІМ вихідні сигнали двигуна керуватимуться відповідно до входу DIR. Це дозволяє працювати в двох режимах: знаково-амплітудний, у якому робочий цикл ШІМ контролює швидкість двигуна, а DIR контролює напрямок, і блокований протифазний, у якому сигнал із широтно-імпульсною модуляцією подається на висновок DIR із ШІМ, утримуючи високий рівень.

У зблокованому протифазному режимі низький робочий цикл керує двигуном в одному напрямку, а високий робочий цикл — в іншому напрямку; робочий цикл 50% вимикає двигун. Успішна реалізація протифазного блокування залежить від індуктивності двигуна та частоти перемикання, що вирівнює струм (наприклад, робить струм нульовим у випадку робочого циклу 50%), тому може знадобитися висока частота ШІМ.

Частота ШІМ

Драйвер двигуна підтримує ШІМ до 40 кГц, хоча вищі частоти призводять до вищих втрат на перемикання в драйвері двигуна. Крім того, драйвер має мертвий час (коли виходи не керуються) приблизно 3 мкс за цикл, тому високі робочі цикли стають недоступними на високих частотах. Наприклад, при 40 кГц період становить 25 мкс; Якщо 3 з нас зайняті мертвим часом, максимальний доступний робочий цикл становить 22/25, або 88%. (100% доступні завжди, тому поступове збільшення входу ШІМ від 0 до 100% призведе до збільшення вихідного сигналу від 0 до 88%, залишаючись на рівні 88% для входів від 88% до 99%, а потім перемикається на 100%.)

Розсіювана потужність у реальному світі

Драйвер двигуна може витримувати великі стрибки струму протягом короткого часу (наприклад, 100 А протягом кількох мілісекунд). Пікові номінальні значення призначені для швидких перехідних процесів (наприклад, під час першого ввімкнення двигуна), а безперервний номінал 12 А залежить від різних умов, таких як температура навколишнього середовища. Фактичний струм, який ви можете забезпечити, залежатиме від того, наскільки добре ви зможете підтримувати драйвер двигуна в охолодженому стані. Друкована плата драйвера призначена для відведення тепла від МОП-транзисторів, але продуктивність можна покращити, додавши радіатор. З радіатором драйвер двигуна може працювати на безперервному струмі до 17 А. Для отримання додаткової інформації про розсіювану потужність перегляньте специфікацію MOSFET на вкладці «Ресурси».

УВАГА:Цей драйвер двигуна не має відключення від перевантаження по струму або перегріву. Стан може викликатипостійне пошкодженнядо водія мотора. Ви можете розглянути можливість використання зовнішнього датчика струму, такого як наш ACS714 ±30A двонаправлений носій датчика струму, щоб контролювати споживання струму.

Умови несправності

Драйвер двигуна може виявити три різні стани несправності, які повідомляються на контактах FF1 і FF2. Виявлені несправності - короткі замикання на виході, зниження напруги та перегрівання. Помилка короткого замикання фіксується, тобто виходи залишаться вимкненими, а прапор несправності залишатиметься високим, доки плату не буде скинуто (СКИДАННЯнизький). Помилка низької напруги вимикає виходи, але не фіксується. Помилка перегріву є слабкою ознакою того, що плата занадто гаряча, але вона не вказує прямо на температуру МОП-транзисторів, які зазвичай є першими компонентами, що перегріваються. Нижче описано роботу прапора помилки.

Версії двигуна високої потужності

В даний час існує дев'ять версій двигуна високої потужності. Три версії CS мають однакову розпіновку, а шість версій без CS мають однакову розпіновку. У наведеній нижче таблиці наведено порівняння драйверів двигунів високої потужності:

Примітка:Розгляньте наші прості контролери двигунів як альтернативу цим драйверам двигунів. Вони мають дуже схожі характеристики потужності та пропонують інтерфейси високого рівня (наприклад, USB, RC hobby servo pulses, аналогові напруги та послідовні команди TTL), що значно полегшує їх використання для багатьох програм.

Люди часто купують цей продукт разом з:

Носій датчика струму ACS714 від -30 до +30 A