Como projetar um circuito PWM que você precisa

Existem várias maneiras diferentes de controlar as velocidades dos motores CC. No entanto, uma das maneiras mais preferidas e simples é usando o circuito Pulse Width Modulation (PWM). O PWM (Pulse Width Modulation) é uma técnica usada na condução de cargas inerciais por um longo tempo. O uso de modulação de largura de pulso no controle de acionadores de motor vem com várias vantagens.

Mas talvez a vantagem mais significativa seja que, como o transistor está totalmente "DESLIGADO" ou "LIGADO", a perda de energia no condutor de comutação permanece pequena. Este artigo discute como projetar um circuito PWM. Aqui, haverá uma discussão de questões importantes, como o corte eficaz de sinais elétricos em partes discretas como forma de reduzir a potência de transmissão de sinais eletrônicos.

Introdução profissional aos circuitos PWM

Pulse Width Modulation (PWM) é um termo usado na descrição de um tipo de sinal digital. A modulação de largura de pulso encontra uso em muitas aplicações, como circuitos de controle sofisticados. Um método padrão pelo qual o PWM vê muito uso é controlar o escurecimento dos LEDs e controlar a direção dos servo motores.

O circuito de modulação por largura de pulso funciona reduzindo a potência média durante a transmissão de sinais elétricos. Ele faz isso separando os sinais em partes ou amostras discretas. Como mencionado anteriormente, existem muitas vantagens e usos em telecomunicações, regulação de tensão, controle de servo motor, circuitos digitais e controle de velocidade do motor, entre outros.

Os circuitos de modulação de largura de pulso são a melhor escolha para muitos usuários com base no fato de que eles não fazem muito barulho quando em operação. Ao contrário dos sinais analógicos que emitem algum som durante o processo, os circuitos de modulação por largura de pulso são imunes a ruídos e altamente eficientes. Melhor ainda, os circuitos de modulação por largura de pulso são econômicos e não exigem muito espaço. Os circuitos de modulação de largura de pulso não são complicados ou difíceis de construir. Os componentes necessários na fabricação desses circuitos são fáceis de montar.

Além disso, os passos a seguir na fabricação ou produção de circuitos de modulação por largura de pulso são super confortáveis, ao contrário do design de outros cursos. Os circuitos de modulação por largura de pulso são fáceis de converter de volta para circuitos analógicos usando hardware mínimo.

Ciclo de trabalho, frequência e largura de pulso em um circuito PWM

lCiclo de trabalho

Como mencionado anteriormente, um sinal de modulação de largura de pulso permanece ligado por um tempo específico e depois desliga pelo resto do tempo. Ele opera em uma base “ON” e “OFF”. Um aspecto que torna o sinal PWM mais útil e único é o fato de que ele pode ser configurado para permanecer ligado por um determinado tempo controlando o ciclo de trabalho. A porcentagem ou proporção de tempo que o sinal PWM permanece no tempo ou em ALTO é conhecido como ciclo de trabalho.

Caso o sinal permaneça LIGADO, então está em um ciclo de trabalho de 100%. Mas caso esteja sempre desligado, então é 0% de ciclo de trabalho. A fórmula para calcular o ciclo de trabalho é a seguinte:

Ciclo de trabalho =tempo de ligar/(tempo de ligar + tempo de desligar)

lFrequência de PWM

A frequência de um circuito de modulação de largura de pulso determina a velocidade, ou melhor, quão rápido um PWM leva para completar um período. Um período é o período de LIGADO e DESLIGADO completo ou completo de um sinal de modulação de largura de pulso. Normalmente, os sinais de modulação de largura de pulso que muitos microcontroladores geram são em torno de 500 Hz. Tais frequências encontram muito uso em componentes de comutação de alta velocidade, como conversores e inversores.

No entanto, nem todos os aplicativos precisam de alta frequência. Por exemplo, para controlar um servo motor, você precisará produzir sinais PWM com uma frequência de cerca de 50Hz. Para simplificar, a rapidez com que o sinal de modulação de largura de pulso liga e desliga é decidida pela frequência do sinal PWM.

Largura de pulso em um circuito PWM

Um circuito PWM consiste em uma largura de pulso (PW). A largura do pulso, por definição, é o tempo decorrido ou o tempo gasto entre as bordas ascendente/alta e descendente/baixa de um único pulso. A largura de pulso é a duração de outro sinal, geralmente um sinal de portadora usado na transmissão. Para tornar essas medições precisas e repetíveis, 50% do nível de potência é usado como pontos de referência.

Como construir um circuito PWM

Construir um circuito PWM não é uma tarefa difícil como tal. A seguir estão alguns dos materiais necessários para fazer um circuito PWM. Papel brilhante

• Placa revestida de cobre
• Acetona
• Cloreto férrico
• Impressora LASER
• Tesoura
• Caneta marcadora
• Recipiente de plástico
• Lixa
• Luvas de segurança
• Vi
• Luvas de látex

Etapa 1:projetando o circuito

Comece projetando o diagrama esquemático no software de design de PCB. Você pode usar softwares de design como Kicad, Express PCB, Dip Trace, NI Multism ou Altium Designer. O software de design EAGLE PCB é a melhor opção.

Etapa 2:projetando o layout da PCB

Depois de concluir o projeto do diagrama esquemático, agora é hora de desenvolver o layout da PCB, de preferência usando a ferramenta Eagle EDA. Depois de terminar, tire um print da fabricação de PCBs, há grandes chances de falhas de layout, o que pode afetar muito negativamente a funcionalidade do produto final. Existem vários layouts de PCB no papel brilhante. Aqui, use apenas uma impressora LASER. Os componentes necessários aqui incluem o seguinte:

• Cabeçalho (2,54 mm)
• PCB:fibra de vidro FR4
• Bloco de terminais de parafuso
• Capacitor – 0,1 uF (104)
• Resistores
• 1N5403 – Diodo (3 Amps)
• TLP250 – Motorista de portão
• IRFP460 – MOSFET de potência

Etapa 3:Processo de soldagem

Para acionar o MOSFET de energia, use um driver de porta IC. Mas, novamente, o TLP250 IC é adequado para o circuito de driver de portão de IGBT e MOSFET de potência. Você pode usar o controlador PWM para controlar os níveis de brilho de um LED ou até mesmo usá-lo como driver de LED. O controlador PWM também funciona ou desempenha as mesmas funções de um dimmer PWM.

Etapa 4:Cálculo de Dissipação de Energia MOSFET

A quarta etapa envolve o cálculo da dissipação de energia. A seguir está uma fórmula para calcular a dissipação de energia:

P =R X I ²

P =R_ds (ON) X I ²

Aqui,

P =Potência

I =Atual

R_ds (ON) =Resistência no estado da fonte de drenagem

Etapa 5:dissipação máxima de energia menos dissipador de calor

A dissipação de potência é a potência máxima dissipada pelo MOSFET sob condições térmicas especificadas. O quinto passo para construir seu circuito PWM envolve o cálculo da dissipação máxima de energia sem um dissipador de calor. O cálculo da dissipação de energia é simples. Dissipação de potência calculada tomando a temperatura da junção e subtraindo a temperatura ambiente e dividindo-a pela junção máxima para a ambiente.

Pd =Tj (máx.) – TA

ROJA

Etapa 6:Interface do driver PWM

Este é o passo final para ter seu circuito PWM. Para fazer a interface ou melhor completar seu driver PWM, você precisará de jumpers, driver PWM, placa Arduino UNO, motor DC, SMPS e potenciômetro de 10k.

Observações

O projeto do circuito PWM pode se tornar uma tarefa assustadora, especialmente se você não seguir as instruções cuidadosamente. Você pode notar que, na realidade, as coisas serão um pouco diferentes do que você encontra nos livros ou na internet. Para estar no lado seguro, você precisa levar em consideração várias questões. Por exemplo, você precisa garantir que tenha todos os materiais necessários.

Além disso, você precisa garantir que siga todas as etapas do início ao fim, conforme indicado. Você também tem que levar em consideração questões relacionadas à segurança. Certifique-se de trabalhar em um ambiente limpo e seguro. Além disso, você precisa estar familiarizado com os cálculos, pois pode ser necessário calcular aspectos essenciais, como dissipação de energia, potência do resistor e uso de microcontroladores, entre outros.

Área de Aplicação

Os circuitos PWM encontram uso em uma ampla variedade de aplicações. Exemplos adequados de onde os controladores PWM encontram uso incluem o seguinte:

• Usado para controlar velocidades de motores DC
• Eles são úteis para controlar o brilho de tiras de luz de LED e luzes de LED
• Usado para geração de tons
• Eles também encontram aplicação em aquecedores de energia CC
• Usado em componentes alimentados por CC

Deseja configurar um controlador PWM? Você pode entrar em contato conosco

Configurar um controlador PWM pode ser uma tarefa difícil. A maioria das pessoas acha difícil quando se trata de configurar controladores PWM. Você está achando difícil configurar um controlador PWM? Não se preocupe. Nós da WellPCB estamos aqui para ajudá-lo. Não sofra em silêncio quando podemos ajudar. Nós entendemos todos os aspectos relacionados aos controladores de motores PWM. Deixe-nos configurar tudo para você enquanto você se senta e relaxa. Dependendo do seu uso, definiremos a carga para você, conectaremos toda a fiação para evitar curtos e calcularemos a dissipação máxima de energia para seu controlador PWM.

Conclusão

Conforme observado anteriormente, controlar a velocidade dos motores CC é possível de várias maneiras. No entanto, o uso da Modulação por Largura de Pulso é o melhor e mais confiável método. Existem muitas vantagens associadas ao uso da modulação por largura de pulso no controle de velocidades de motores CC. Alguns deles incluem pequenas perdas de potência e tensão constante do motor. Construir um motor PWM pode ser um exercício frustrante, especialmente se você não seguir todas as instruções. Se você estiver achando difícil desenvolver e configurar um controlador PWM, entre em contato conosco para obter assistência. Somos os melhores designers profissionais de PWM com décadas de experiência e profissionalismo.