Vật lý ✅ (ĐÃ XÁC MINH)

Mạch cầu H sử dụng Mosfet – CHI TIẾT NHẤT – Kiến thức về ngành tự động hóa

Bài viết hôm nay xin giới thiệu đến bạn đọc phương pháp điều khiển tốc độ và đảo chiều động cơ điện một chiều: mạch cầu H sử dụng Mosfet. Cùng nhau tìm hiểu chi tiết về sơ đồ mạch điều khiển, mạch động lực và nguyên lý hoạt động của mạch cầu H.

[ button color = ” orange ” size = ” medium ” link = ” http://bblink.com/OMJ7Roo ” icon = ” ” target = ” false ” ] Download 5 mạch điều khiển và tinh chỉnh Motor DC Pdf và mô phỏng [ / button ]

>> > Xem thêm :

Động cơ 1 chiều là gì
Điều khiển tốc độ động cơ dc bằng arduino
Điều khiển tốc độ động cơ dc bằng mạch cầu H L298

1.

Nguyên lý hoạt động giải trí của mạch cầu H sử dụng mosfet

Chức năng của mạch cầu H sử dụng Mosfet là dùng để hòn đảo chiều và điều khiển và tinh chỉnh vận tốc động cơ DC.

1.1

Nguyên lý hòn đảo chiều động cơ

Động cơ DC hòn đảo chiều quay khi thay đổi chiều dòng điện chạy vào động cơ. Do đó ta hoàn toàn có thể đổi chiều cấp điện cho động cơ để làm thay đổi chiều quay .Hình bên dưới là sơ đồ mạch cầu H đơn thuần sử dụng 4 công tắc nguồn. Các công tắc nguồn hoàn toàn có thể sửa chữa thay thế bằng relay hoặc những khóa bán dẫn công suất .

Sơ đồ cơ bản của mạch cầu H

Sơ đồ cơ bản của mạch cầu H

+ Khi đóng đồng thời công tắc nguồn S1 và S4 thì dòng điện sẽ chạy từ nguồn VCC qua S1, động cơ, S4 và về MASS. Động cơ sẽ quay theo chiều thuận .+ Khi đóng hai công tắc nguồn S3, S2 thì dòng điện đi theo chiều ngược lại từ S3 qua động cơ qua S2 và về MASS. Động cơ lúc này sẽ quay theo chiều ngược lại .+ Cần chú ý quan tâm trình tự đóng mở những công tắc nguồn để tránh bị ngắn mạch .

S1S2S3S4Động cơ
0000Không quay
1001Quay thuận
0110Quay nghịch
11XXNgắn mạch
XX11Ngắn mạch

Bảng trạng thái công tắc và động cơ

Trong đó :0 là công tắc nguồn mở1 là công tắc nguồn đóngX hoàn toàn có thể là trạng thái 0 hoặc 1 .

1.2

Mạch cầu H sử dụng mosfet tinh chỉnh và điều khiển vận tốc

Để điều khiển và tinh chỉnh vận tốc và hòn đảo chiều động cơ thì những công tắc nguồn trên được thái bằng những khóa bán dẫn như Transitor, Mosfet, IGBT .>> >> Xem thêm :

Điều khiển tốc độ động cơ DC bằng PWM

Mạch cầu H sử dụng Mosfet

Mạch cầu H sử dụng Mosfet

Trình tự đóng mở của khóa bán dẫn phải tuân thủ nguyên tắc như trên. Để hạn chế tổn hao trên Mosfet thì khi đóng, mở Mosfet phải bảo vệ biên độ xung kích giữa hai chân G, S của Mosfet từ 12-18 V .

Ta thấy Mosfet Q1, Q3 cực D có điện áp luôn thay đổi, nên cần mạch ổn định điện áp (mạch Bootstrap) ở chân kích của Mosfet. Trong bài viết này sẽ dùng IC lái IR2103 để điều khiển đóng, mở các mosfet.

Sơ đồ mạch kích Mosfet dùng IC IR2103

Sơ đồ mạch kích Mosfet dùng IC IR2103

Cần quan tâm khi ngỏ vào HIN và LIN của IC IR2103. Khi ngỏ vào cùng mức cao thì ngỏ ra HO ở mức cao, ngỏ vào cùng mức thấp thì LO ở mức cao. Khi ngỏ vào khác mức điện áp thì áp ngỏ ra HO, LO sẽ ở mức thấp. Điều này giúp thuận tiện tinh chỉnh và điều khiển cùng lúc 4 mosfet bằng hai IC IR2103 và tránh được trường hợp ngắn mạch .

Sơ đồ mức điện áp các chân ngỏ vào, ra của IC IR2103

Sơ đồ mức điện áp các chân ngỏ vào, ra của IC IR2103

Nguyên lý của mạch Bootstrap: Khi Mosfet Q2 dẫn thì tụ CBOOT được nạp điện thông qua  diode DBOOT. Khi Q2 tắt thì điện áp chân S của Q1 tăng lên, tụ CBOOT lúc này đóng vai trò là nguồn cấp cho mạch bên điều khiển bên trong của IC IR2103. Điều này giúp điện áp hai chân G và S của Q1 ổn định để kích Mosfet Q1 dẫn bảo hòa.

Nguyên lý mạch bootstrap mạch cầu H sử dụng mosfet

Nguyên lý mạch bootstrap

Mô phỏng mạch tinh chỉnh và điều khiển cầu H trên proteus sử dụng IC IR2102. ( IC IR2102 khác với IR2103 ở xung ngỏ ra HO và LO cùng mức điện áp ) .Mạch cầu H sử dụng Mosfet được vẽ như hình bên dưới :

Mạch cầu H sử dụng Mosfet

Sơ đồ mạch điện mạch cầu H sử dụng MosfetTa thấy IC IR2103 sẽ điều khiển và tinh chỉnh một cặp Mosfet xấp xỉ ( ví dụ Q1 và Q2 ) của cầu H. Nếu sử dụng IC khác như IC IR2102, IR2112, … thì chỉ cần biến hóa cặp Mosfet tinh chỉnh và điều khiển ( Ví dụ IC IR2103 điều khiển và tinh chỉnh Q1 và Q4 ). Điều này rất quan trọng vì tránh gây ngắn mạch ở mạch công suất .Mạch tinh chỉnh và điều khiển sử dụng nguồn 5V cách ly bằng opto quang PC817. Ta chú ý quan tâm cách mắc xung PWM vào opto U3 và U4 sẽ ngược nhau, khi đi qua opto ta sẽ được hai xung PWM ngược pha nhau. Mạch lái sử dụng nguồn 15V, mạch công suất sử dụng điện áp cao tùy thuộc vào điện áp mặc định của động cơ .Cực G Mosfet nối với điện trở và diode, mạch này giúp tụ ký sinh bên trong Mosfet xả điện nhanh. Làm cho thời hạn tắt ở Mosfet nhanh hơn .Mạch cầu H sử dụng 4 Mosfet kênh N vận tốc phụ thuộc vào vào độ rộng xung tinh chỉnh và điều khiển. Tốc độ động cơ đạt lớn nhất lúc độ rộng xung là 0 hoặc 100 %, động cơ hòn đảo chiều ở mốc độ rộng xung 50 %. Để hiểu hơn về giá trị trung bình điện áp, dòng điện ta cùng nhau mô phỏng mạch trên ứng dụng PSIM .

2.

Mô phỏng mạch trên ứng dụng PSIM

2.1 Mạch 1: Xung điều khiển có độ rộng xung lớn hơn 50%

Xung điều khiển và tinh chỉnh PWM có tần số 1K hz, độ rộng xung là 80 %. Điện áp nguồn là 100V DC. Sơ đồ mô phỏng được vẽ như hình bên dưới .

Mô phỏng xung kích có độ rộng xung 80%

Điện áp đo trên động cơ là xung điện tần số 1 kHz, biên độ ± 100V. Điện áp trung bình trên động cơ lúc bằng UTB = 100 * 0,8 – 0,2 * 100 = 60V. Dòng điện động cơ đang tăng vì ở những chu kỳ luân hồi đầu chưa không thay đổi .

Điện áp và dòng điện ngỏ ra với xung PWM 80%

Ta tăng thời hạn mô phỏng lên 1 s để xem đồ thị dòng điện khi không thay đổi. Với điện trở động cơ bằng 10, thì giá trị dòng điện trung bình ITB = UTB / R = 60/10 = 6A .

Dòng điện động cơ khi ổn định

Dòng điện động cơ khi ổn định

2.2 Mạch 2: Xung điều khiển có độ rộng xung nhỏ hơn 50%

Xung tinh chỉnh và điều khiển PWM có tần số 1K hz, độ rộng xung là 30 % .

Mô phỏng xung kích có độ rộng xung 30%

Mô phỏng xung kích có độ rộng xung 30%

Ứng với xung kích PWM 30 % ta có điện áp trung bình trên động cơ là UTB = 0,3 * 100 – 0,7 * 100 = – 40V. Ta thấy dòng điện có giá trị âm, do đó động cơ có chiều quay ngược với trường hợp trên .

Điện áp và dòng điện ngỏ ra với xung PWM 30%

Điện áp và dòng điện ngỏ ra với xung PWM 30%

Dòng điện trung bình lúc này sẽ bằng ITB = UTB / R = – 4A. Tăng thời hạn mô phỏng lên 1 s để quan sát dòng điện lúc xác lập .

Dòng điện động cơ khi ổn định

Dòng điện động cơ khi ổn định

– Kết luận mạch cầu h sử dụng 4 mosfet kênh N:

+ Mạch kích Mosfet không phụ thuộc vào nguồn công suất, nghĩa là động cơ 24V hay 200V đều hoàn toàn có thể chạy được .+ Mạch điều khiển và tinh chỉnh được bảo vệ cách ly tốt .+ Mạch được test với tải R, dạng sóng ra vuông tốt .+ Động cơ DC đổi khác vận tốc khi đổi khác độ rộng xung và hòn đảo chiều quay khi độ rộng xung giảm nhỏ hơn 50 % .

Mua Module cầu H chất lượng chỉ với 27.000 VND

+ Sử dụng IC chính là L298+ Điều khiển cùng lúc được 2 động cơ dc+ Điện áp từ 5 – 30VDC+ Công suất 25W cho mỗi cầu H+ Kích thước nhỏ gọn : 43×43 x27mm+ Không cần làm mạch thủ công bằng tay

Xem giá bán cách mạch cầu H điện áp ra DC, AC giá bán trên shopee

module cầu h shopee

Tài Liệu Tham Khảo “ Mạch cầu H sử dụng Mosfet ”

[ 1 ]I. rectifier, “ Datasheet IR2103, ” 4/2013 .
[ 2 ]http://www.dientuvietnam.net, “ Mạch tăng vận tốc kích Mosfet, ” 6/1/2021 .

 

VIETLIKE.VN

CEO: Công ty TNHH Công Nghệ Truyền Thông Ez Media.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button