Il existe de nombreuses applications de MOSFET du secteur industriel aux appareils électroménagers comme le contrôle de la vitesse du moteur, la gradation de la lumière, l'amplification et la commutation des signaux électroniques dans les appareils électroniques, comme onduleur, amplificateur haute fréquence et bien d'autres. Généralement, ceux-ci sont disponibles en différentes tailles pour répondre aux diverses nécessités des projets électroniques. Les MOSFET sont utilisés chaque fois que nous devons contrôler des tensions et des courants importants avec un petit signal. Cet article fournit de brèves informations sur l'une des applications MOSFET, comme la façon de concevoir un contrôle de la vitesse du moteur avec MOSFET .
Contrôle de la vitesse du moteur avec MOSFET
Dans la société moderne, le contrôle de la vitesse des moteurs électriques est omniprésent car il est important pour différentes machines. La fonction requise et les performances des moteurs électriques sont très variées. Lorsque nous nous concentrons sur la partie contrôle de la vitesse du moteur, le contrôle de la vitesse des moteurs pas à pas et des servomoteurs peut être effectué par un train d'impulsions, tandis que le contrôle de la vitesse des moteurs à courant continu et à induction sans balais peut être effectué avec une tension continue ou une résistance externe. À l’heure actuelle, dans de nombreuses industries, les moteurs électriques sont utilisés comme source d’énergie indispensable. Mais le contrôle de la vitesse du moteur est nécessaire car il affecte directement le fonctionnement, la qualité et le résultat du travail de la machine.
L'intention principale est de concevoir un circuit pour contrôler la vitesse d'un moteur à courant continu avec un MOSFET. Un MOSFET est un type de transistor utilisé pour amplifier ou commuter des tensions dans des circuits. Le type de MOSFET utilisé dans ce circuit est le MOSFET en mode d'amélioration qui fonctionne uniquement en mode d'amélioration. Cela signifie que ce transistor sera désactivé chaque fois qu'aucune tension n'est fournie à la borne de grille et il sera activé chaque fois qu'une tension est fournie. Le transistor est donc idéal à utiliser comme interrupteur pour contrôler un moteur à courant continu.
Le moteur à courant continu est utilisé dans différentes applications telles que les robots, les appareils électroménagers, les jouets, etc. Ainsi, dans de nombreuses applications de moteurs à courant continu, le contrôle de la vitesse et de la direction du moteur est essentiel. Ici, nous allons expliquer comment concevoir un simple contrôleur de moteur à courant continu avec un MOSFET.
Composants requis :
Les composants requis pour fabriquer ce contrôleur de moteur à courant continu comprennent une batterie 12 V, 100 K potentiomètre , IRF540N E-MOSFET, un moteur à courant continu et un interrupteur.
Connexions:
Les connexions de ce contrôle de vitesse de moteur à courant continu avec IRF540N ÉMOSFET suivre comme;
La borne de porte E-MOSFET IRF540 est connectée au potentiomètre, la borne source est connectée au fil positif du moteur et la borne de drain du MOSFET est connectée à la borne positive de la batterie via un interrupteur.
Le fil négatif du moteur est connecté à la borne négative de la batterie.
La borne de sortie du potentiomètre est connectée à la borne de porte du MOSFET, GND est connecté à la borne négative de la batterie via un fil négatif du moteur et la broche VCC est connectée à la borne positive de la batterie via une borne de drain du MOSFET. et changez.
Fonctionnement
Une fois l'interrupteur « S » fermé, l'alimentation en tension à la borne de la grille MOSFET provoque l'alimentation en courant de la borne de drain (D) à la source (S). Après ce courant commence à circuler dans le moteur à courant continu et le moteur commence à tourner. La somme du courant fourni au moteur à courant continu peut être simplement régulée en ajustant simplement le potentiomètre, après quoi il modifie la tension appliquée à la borne de grille du MOSFET. Nous pouvons donc contrôler la vitesse d'un moteur à courant continu en contrôlant la tension à la borne de grille du MOSFET. Pour augmenter la vitesse du moteur à courant continu, nous devons augmenter la tension appliquée à la borne de grille du MOSFET.
Ici, le circuit de contrôleur de moteur à courant continu basé sur MOSFET IRF540N a été conçu pour contrôler la vitesse de le moteur . Ce circuit est très simple à concevoir en utilisant un MOSFET et un potentiomètre. Nous pouvons contrôler la vitesse du moteur en contrôlant simplement la tension appliquée à la borne de grille du MOSFET.
Avantages des MOSFET pour le contrôle de la vitesse du moteur :
Les transistors jouent un rôle fondamental dans les circuits de contrôle de la vitesse des moteurs, et les MOSFET (transistors à effet de champ métal-oxyde-semiconducteur) sont souvent préférés par rapport à d'autres types de transistors comme les BJT (transistors à jonction bipolaire) et les IGBT (transistors bipolaires à grille isolée) pour plusieurs raisons. . Dans cet article, nous explorerons les avantages et les applications de l'utilisation de MOSFET pour le contrôle de la vitesse du moteur par rapport à d'autres transistors.
- Haute efficacité :
- Les MOSFET présentent une très faible résistance à l'état passant (RDS(on)), conduisant à une dissipation de puissance minimale et à un rendement élevé dans les circuits de commande de moteur.
- Ce rendement élevé signifie que moins de chaleur est générée, réduisant ainsi le besoin de systèmes de refroidissement élaborés, ce qui rend les MOSFET adaptés aux applications à haute puissance.
- Vitesse de commutation rapide :
- Les MOSFET ont une vitesse de commutation très rapide, généralement de l'ordre de la nanoseconde.
- Cette réponse rapide permet un contrôle précis de la vitesse et de la direction du moteur, ce qui les rend adaptés aux applications où des changements rapides sont nécessaires.
- Faible puissance d'entraînement de grille :
- Les MOSFET nécessitent une puissance de commande de grille minimale pour basculer entre leurs états activé et désactivé.
- Cette caractéristique minimise la puissance nécessaire pour contrôler le transistor, ce qui permet d'obtenir des systèmes de commande de moteur économes en énergie.
- Aucun courant de porte requis :
- Contrairement aux BJT, les MOSFET ne nécessitent pas de courant de grille continu pour rester à l'état passant, ce qui réduit la consommation électrique du circuit de commande.
- Ceci est particulièrement avantageux dans les applications alimentées par batterie où l’efficacité énergétique est essentielle.
- Tolérance de température :
- Les MOSFET peuvent fonctionner sur une large plage de températures, ce qui les rend adaptés aux environnements extrêmement froids et chauds.
- Cette fonctionnalité est précieuse dans des applications telles que les systèmes automobiles et les machines industrielles.
- EMI réduit :
- Les MOSFET génèrent moins d'interférences électromagnétiques (EMI) par rapport aux BJT et aux IGBT.
- Ceci est crucial dans les applications où les EMI peuvent interférer avec des appareils ou des systèmes électroniques à proximité.
Applications du contrôle de la vitesse du moteur avec MOSFET :
- Véhicules électriques (VE) et véhicules hybrides :
- Les MOSFET sont couramment utilisés dans les systèmes de commande moteur des véhicules électriques et hybrides.
- Ils offrent un contrôle efficace et précis des moteurs électriques, contribuant ainsi à améliorer les performances et l’autonomie du véhicule.
- L'automatisation industrielle :
- Dans l'industrie, le contrôle de la vitesse du moteur basé sur MOSFET est utilisé pour les bandes transporteuses, les bras robotisés et d'autres systèmes automatisés.
- La vitesse de commutation rapide des MOSFET garantit un contrôle précis et réactif dans les processus de fabrication.
- Appareils électroménagers :
- Les MOSFET se trouvent dans les appareils électroménagers comme les machines à laver, les climatiseurs et les ventilateurs pour le contrôle de la vitesse du moteur.
- Leur efficacité et leur faible génération de chaleur les rendent idéales pour les appareils économes en énergie.
- Systèmes CVC :
- Les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) utilisent des MOSFET pour contrôler la vitesse des moteurs des ventilateurs et des compresseurs.
- Cela contribue aux économies d’énergie et à une régulation précise de la température.
- Propulsion de drones :
- Les drones nécessitent un contrôle efficace de la vitesse du moteur pour maintenir la stabilité et la maniabilité.
- Les MOSFET sont préférés dans les circuits de commande de moteurs de drones en raison de leur faible poids et de leur rendement élevé.
- Systèmes de refroidissement d'ordinateurs :
- Les MOSFET sont utilisés dans les ventilateurs de refroidissement des ordinateurs pour ajuster la vitesse du ventilateur en fonction de la température, garantissant ainsi des performances de refroidissement optimales avec un minimum de bruit.
- Trains et locomotives électriques :
- Les MOSFET sont utilisés dans les systèmes de commande moteur des trains et locomotives électriques pour réguler efficacement la vitesse et la direction.
- Systèmes d'énergie renouvelable :
- Les éoliennes et les systèmes de suivi solaire utilisent des MOSFET pour contrôler la vitesse des moteurs, optimisant ainsi la production d'énergie.
En résumé, les MOSFET offrent de nombreux avantages pour le contrôle de la vitesse du moteur, notamment un rendement élevé, une vitesse de commutation rapide, de faibles besoins en puissance de commande de grille et une réduction des interférences électromagnétiques. Ces avantages en font le choix privilégié dans un large éventail d’applications, depuis les véhicules électriques et l’automatisation industrielle jusqu’aux appareils électroménagers et aux systèmes d’énergie renouvelable. La polyvalence et la fiabilité des MOSFET en font la pierre angulaire de la technologie moderne de commande de moteur.
