Existem muitas aplicações de MOSFET do setor industrial a eletrodomésticos como controle de velocidade de motor, dimerização de luz, amplificação e comutação de sinais eletrônicos em dispositivos eletrônicos, como inversor, amplificador de alta frequência e muito mais. Geralmente, eles estão disponíveis em tamanhos diferentes para atender às diversas necessidades de projetos eletrônicos. Os MOSFETs são usados sempre que precisamos controlar grandes tensões e correntes com um sinal pequeno. Este artigo fornece breves informações sobre uma das aplicações MOSFET, como como projetar um controle de velocidade do motor com MOSFET .
Controle de velocidade do motor com MOSFET
Na sociedade moderna, o controle de velocidade dos motores elétricos está em toda parte porque é significativo para diferentes máquinas. A função necessária e o desempenho dos motores elétricos são variados. Quando nos concentramos na parte de controle de velocidade do motor, o controle de velocidade dos motores de passo e servomotores pode ser feito por um trem de pulso, enquanto o controle de velocidade do motor CC sem escova e de indução pode ser feito com tensão CC ou um resistor externo. Atualmente, em muitas indústrias, os motores elétricos são utilizados como fonte de energia indispensável. Porém, o controle da velocidade do motor é necessário porque afeta diretamente o funcionamento da máquina, a qualidade e o resultado do trabalho.
A principal intenção disso é projetar um circuito para controlando a velocidade de um motor DC com um MOSFET. Um MOSFET é um tipo de transistor usado para amplificar ou comutar tensões dentro de circuitos. O tipo de MOSFET usado neste circuito é o MOSFET de modo de aprimoramento, que funciona apenas no modo de aprimoramento. Isso significa que este transistor será desligado sempre que não houver tensão fornecida ao terminal da porta e será ligado sempre que uma tensão for fornecida. Isso torna o transistor ideal para usar como uma chave para controlar um motor DC.
O motor DC é usado em diferentes aplicações, como robôs, eletrodomésticos, brinquedos, etc. Portanto, em muitas aplicações de motor DC, o controle de velocidade e direção do motor é essencial. Aqui vamos explicar como projetar um controlador de motor DC simples com um MOSFET.
Componentes necessários:
Os componentes necessários para fazer este controlador de motor DC incluem uma bateria de 12V, 100K potenciômetro , IRF540N E-MOSFET, um motor DC e um interruptor.
Conexões:
As conexões deste controle de velocidade do motor DC com EMOSFET IRF540N siga como;
O terminal de porta IRF540 E-MOSFET é conectado ao potenciômetro, o terminal de fonte é conectado ao fio positivo do motor e o terminal de drenagem do MOSFET é conectado ao terminal positivo da bateria por meio de uma chave.
O fio negativo do motor está conectado ao terminal negativo da bateria.
O terminal de saída do potenciômetro é conectado ao terminal gate do MOSFET, o GND é conectado ao terminal negativo da bateria através de um fio negativo do motor e o pino VCC é conectado ao terminal positivo da bateria através de um terminal de drenagem do MOSFET e mudar.
Trabalhando
Uma vez que a chave 'S' é fechada, a alimentação de tensão no terminal da porta MOSFET causa a alimentação de corrente do terminal dreno (D) para a fonte (S). Depois disso, a corrente começa a fluir por todo o motor DC e o motor começa a girar. A soma da corrente fornecida ao motor DC pode ser regulada simplesmente ajustando o potenciômetro, após isso altera a tensão aplicada no terminal da porta do MOSFET. Portanto, podemos controlar a velocidade de um motor DC controlando a tensão no terminal da porta do MOSFET. Para aumentar a velocidade do motor DC, temos que aumentar a tensão aplicada no terminal da porta do MOSFET.
Aqui, o circuito controlador de motor DC baseado em MOSFET IRF540N foi projetado para controlar a velocidade de o motor . Este circuito é muito simples de projetar usando um MOSFET e um potenciômetro. Podemos controlar a velocidade do motor simplesmente controlando a tensão aplicada no terminal da porta do MOSFET.
Vantagens dos MOSFETs para controle de velocidade do motor:
Os transistores desempenham um papel fundamental nos circuitos de controle de velocidade do motor, e os MOSFETs (transistores de efeito de campo semicondutores de óxido metálico) são frequentemente favorecidos em relação a outros tipos de transistores, como BJTs (transistores de junção bipolar) e IGBTs (transistores bipolares de porta isolada) por vários motivos . Neste artigo, exploraremos as vantagens e aplicações do uso de MOSFETs para controle de velocidade do motor em relação a outros transistores.
- Alta eficiência :
- Os MOSFETs exibem resistência de ligação muito baixa (RDS(on)), levando a uma dissipação mínima de energia e alta eficiência nos circuitos de controle do motor.
- Esta alta eficiência significa que menos calor é gerado, reduzindo a necessidade de sistemas de resfriamento elaborados, tornando os MOSFETs adequados para aplicações de alta potência.
- Velocidade de comutação rápida :
- Os MOSFETs têm uma velocidade de comutação muito rápida, normalmente na faixa de nanossegundos.
- Esta resposta rápida permite o controle preciso da velocidade e direção do motor, tornando-os adequados para aplicações onde são necessárias mudanças rápidas.
- Baixa potência de acionamento do portão :
- Os MOSFETs requerem energia mínima de acionamento do portão para alternar entre os estados ligado e desligado.
- Esta característica minimiza a potência necessária para controlar o transistor, resultando em sistemas de controle de motores com eficiência energética.
- Nenhuma corrente de portão necessária :
- Ao contrário dos BJTs, os MOSFETs não requerem uma corrente contínua de porta para permanecerem ligados, o que reduz o consumo de energia do circuito de controle.
- Isto é particularmente vantajoso em aplicações alimentadas por bateria onde a eficiência energética é crítica.
- Tolerância à temperatura :
- Os MOSFETs podem operar em uma ampla faixa de temperatura, tornando-os adequados para ambientes extremamente frios e quentes.
- Esse recurso é valioso em aplicações como sistemas automotivos e máquinas industriais.
- EMI reduzido :
- Os MOSFETs geram menos interferência eletromagnética (EMI) em comparação com BJTs e IGBTs.
- Isto é crucial em aplicações onde a EMI pode interferir em dispositivos ou sistemas eletrônicos próximos.
Aplicações de controle de velocidade do motor com MOSFETs:
- Veículos Elétricos (EVs) e Veículos Híbridos :
- Os MOSFETs são comumente usados em sistemas de controle de motores de veículos elétricos e híbridos.
- Eles oferecem controle eficiente e preciso dos motores elétricos, contribuindo para melhorar o desempenho e a autonomia do veículo.
- Automação industrial :
- Nas indústrias, o controle de velocidade do motor baseado em MOSFET é empregado em correias transportadoras, braços robóticos e outros sistemas automatizados.
- A rápida velocidade de comutação dos MOSFETs garante um controle preciso e responsivo nos processos de fabricação.
- Eletrodomésticos :
- Os MOSFETs são encontrados em eletrodomésticos como máquinas de lavar, condicionadores de ar e ventiladores para controle de velocidade do motor.
- A sua eficiência e baixa geração de calor tornam-nos ideais para aparelhos energeticamente eficientes.
- Sistemas HVAC :
- Os sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) utilizam MOSFETs para controlar a velocidade dos motores em ventiladores e compressores.
- Isto contribui para a poupança de energia e para uma regulação precisa da temperatura.
- Propulsão de Drones :
- Os drones requerem um controle eficiente da velocidade do motor para manter a estabilidade e a manobrabilidade.
- Os MOSFETs são preferidos em circuitos de controle de motores de drones devido ao seu baixo peso e alta eficiência.
- Sistemas de refrigeração de computador :
- Os MOSFETs são usados em ventiladores de resfriamento de computadores para ajustar a velocidade do ventilador com base na temperatura, garantindo desempenho ideal de resfriamento com ruído mínimo.
- Trens elétricos e locomotivas :
- Os MOSFETs são empregados nos sistemas de controle de motores de trens elétricos e locomotivas para regular a velocidade e a direção de maneira eficiente.
- Sistemas de Energia Renovável :
- Turbinas eólicas e sistemas de rastreamento solar utilizam MOSFETs para controlar a velocidade dos motores, otimizando a geração de energia.
Em resumo, os MOSFETs oferecem inúmeras vantagens para o controle de velocidade do motor, incluindo alta eficiência, velocidade de comutação rápida, baixos requisitos de energia do acionamento de porta e EMI reduzida. Estas vantagens tornam-nos a escolha preferida numa ampla gama de aplicações, desde veículos elétricos e automação industrial até eletrodomésticos e sistemas de energia renovável. A versatilidade e confiabilidade dos MOSFETs fazem deles a base da moderna tecnologia de controle de motores.
