Driver de alta potência Pololu 24v12

O Driver de alta potência Pololu 24v12 é uma H-bridge de MOSFET desenvolvida para controlar motores DC grandes. A H-bridge (Ponte-H) é constituída de um MOSFET de canal N  por perna, e a maior parte da performance da placa é determinada por estes MOSFETs (o restante da placa contem circuítos para ler as entradas do usuário e controlar os MOSFETs). A voltagem máxima absoluta para este driver é de 40V. Voltagens superiores podem causar danos permanentes. Sob condições normais de operação uma voltagem de ripple na linha de alimentação pode elevar a voltagem máxima acima da voltagem média ou pretendida. Desse modo, uma voltagem máxima segura é de aproximadamente 34V.

Nota:Voltagens de baterias podem ser muito mais altas do que sua tensão nominal quando estão carregadas. A maior voltagem nominal de bateria recomendada é de 28V salvo os casos em que medidas apropriadas forem tomadas para limitar a tensão de pico.

A versatilidade deste driver faz com que ele seja apropriado para uma ampla gama de correntes e voltagens. Ele pode fornecer até 12A de corrente contínua com uma placa de 33x20mm sem a necessidade de dissipadores de calor. Com um disspador de calor acoplado pode fornecer até 17A. Este módulo oferece uma interface simples que necessita de apenas duas linhas de entrada e saída permitindo a operação nos modos de sign-magnitude e locked-aniphase. A detecção integrada de várias condições de curto-circuíto protege contra as causas mais comuns de falhas. Note que, entretanto, esta placa não possui proteção contra alimentação reversa nem contra sobre-corrente ou sobre-temperatura.

Utilizando o driver

Conexões

O motor e suas conexões de alimentação estão de um dos lados da placa, e as conexões de controle estão do outro (5V lógico). A alimentação do motor deve ser capaz de fornecer alta corrente, e um grande capacitor deve ser instalado próxio ao driver. O capacitor axial que acompanha este produto pode ser instalado diretamente na placa nos pinos indicados '+' e '-' como mostrado abaixo. Esta intalação é compacta mas limita as possibilidades de instalação de um dissipador de calor. Também é possível que de acordo com a qualidade da alimentação e as características do motor um capacitor maior seja necessário. Há duas opções para conectar sinais de alta potência (V+, OUTA, OUTB, GND): orifícios de 0,2" que são compatíveis com os terminais em bloco incluídos neste produto; e pares de orifícios com espaçamento padrão de 0,1" que podem ser utilizados com protoboards e conectores de 0,1".

As conexões lógicas foram desenvolvidas para interface com sistemas de 5V (máximo de 5,5V); o limite mínimo para entrada de sinais é de 3,5V e assim os controladores de 3,3V não são recomendados. Em uma configuração típica apenas PWM e DIR são necessários. Os dois pinos de indicação de mal funcionamento (falut flagsFF1 e FF2) podem ser monitorados para detectar problemas (veja a tabela abaixo para mais informações). O pino de RESET, quando rebaixado coloca o driver em estado de hibernação e remove os sinais dos pinos de indicação de mal funcionamento. O pino V+ do lado lógico fornece acesso ao monitoramento da aliemntação do motor (não deve ser utilizado para alta corrente). A placa possui ainda um pino com tensão regulada de 5V que pode fornecer uns poucos miliamperes (normalmente insuficiente para um circuíto de controle completo mas pode ser utilizado como referência microcontroladores de potência muito baixa).

Pinagem

Cuidado:Tome precauções de segurança adequadas quando estiver utilizando alatrônica de alta potência. Esteja seguro de que você sabe o que está fazendo. Durante a operação normal este produto pode se aquecer o suficiente para provocar queimaduras. Tome cuidado quando for manusear esta placa ou outros componentes conectados a ela.

Opções de controle de motor

Com o pino PWM rebaixado, ambas as saídas para motores serão mantidas rebaixadas (pausa na operação) Com o PWM elevado as saídas para os motores se darão de acordo com a direção do pino DIR. Isto permite dois tipos de operação:

• sinal-magnitude - no qual o ciclo do PWM controla a velocidade do motor e DIR controla a direção
• anti-fase fixa - no qual o sinal PWM é aplicado ao pino DIR com o pino PWM elevado. Neste modo um ciclo baixo gira o motor em uma direção e um cliclo alto na outra. Um ciclo de 50% desliga o motor. A implementação deste modo depende da indutância do motor e alternancia de frequência esmaecendo a corrente (e.g. fazendo com que a corrente seja zero quando o ciclo é de 50%), desse modo uma alta frequência de PWM pode ser necessária.

Frequência PWM

Esta placa suporta frequências de PWM de até 40kHz, embora frequancias mais altas resultem em maiores perdas de alteração. Possui também um tempo morto (quando não há saídas) de aproximadamente 3μs por ciclo, assim altos ciclos se tornam indisponíveis em altas frequências. Por exemplo, a 40kHz o período é de 25μs; se destes 3μs são utilizados pelo tempo morto o ciclo máximo disponível é de 22/25 ou 88% (100% é sempre disponível, portanto aumentando gradualmente a entrada de PWM de 0 a 100% resultará em um aumento gradual na saída de 0 a 88%).

Considerações práticas sobre dissipação de potência

Esta placa pode manejar altos picos de corrente por curtas durações (e.g. 100A por poucos milisegundos). As taxas de pico são para transientes curtos (e.g. quando um motor é inicialmente ligado), e a manutenção da taxa de 12A depende de várias condições como a temperatura embiente. A corente real que pode fornecer depende da capacidade de manter a placa refrigerada. O desenho da placa de circuíto impresso favorece o escoamento de calor dos MOSFETs mas a performance pode ser melhorada adicionando-se um dissipador térmico com o qual esta placa pode funcionar a até 17A de corrente contínua.

Cuidado:Esta placa não tem proteção contra sobre- temperatura nem contra sobre-corrente. Qualquer destas condições podem gerar danos permanentes. Você pode considerar o uso de um sensor externo de corrente como o ACS714 ±30A para monitorar o fluxo de corrente.

Condições de mal funcionamento

Esta placa pode detectar três condições diferentes de mal funcionamento, que são informadas através dos pinos FF1 e FF2. As condições detectáveis são:

• curto circuíto na saída - as saídas estarão desligadas e o FF1 estará elevado  até que a placa seja ressetada.
• baixa voltagem - as saídas são disabilitadas
• sobre-temperatura - fornece alguma indicação de que a placa possa estar demasiado quente mas não indica diretamente a temperatura dos MOSFETs, que são usualmente os primeiros a sobreaquecer.

Documentação:MOSFETs datasheet

Componentes incluídos

• barra de pinos macho com 16 unidades
• capacitor axial 100μF
• dois terminais em bloco de dois pinos cada com 5mm

O conteúdo desta página é uma tradução para o português a partir do site originalda Pololu.