Mạch cầu H để đảo chiều động cơ DC

Mạch cầu H để đảo chiều động cơ DC Từ khóa:H-circuit,mạch cầu H,điều khiển Mạch cầu H là được gọi là mạch cầu H vì nó được cấu tạo bởi 4 transitor hay là Fet. Đôi khi mạch cầu H cũng được cấu tạo bởi 2 transitor hay Fet. Tác dụng của transitor và Fet là các van đóng mở dẫn dòng điện từ nguồn xuống tải với công suất lớn. Tìn hiệu điều khiển các van là tín hiệu nhỏ (điện áp hay dòng điện) và cho dẫn dòng và điện áp lớn để cung cấp cho tải. Hiểu như thế này tín hiệu điều khiển của mình là nhỏ thường là tín hiệu đầu ra của vi điều khiển là nhỏ hơn 5V (do các điều chế PWM) mà điều khiển động cơ cần dòng điện và điện áp lớn. Các van điều khiển hay các chân điều khiển chỉ cần tín hiệu nhỏ (Điện áp hay dòng điện) là mở khóa (Transitor) dẫn dòng cho tải. Nên thế mới dùng mạch cầu H Mạch cầu H có thể đảo chiều dòng điện qua tải nên thế nó hay được dùng trong các mạch điều khiển động cơ DC và các mạch băm áp. Đối với mạch điều khiển động cơ thì mạch cầu H có thể đảo chiều động cơ quá là đơn giản. Chỉ cần mở khóa các van đúng chiều mà mình muốn. 1) Các dạng cấu tạo của mạch cầu H Mạch cầu H được cấu tạo bởi 2 dạng chính: • a) Dạng 1 • b) Dạng 2 a) Dạng 1 Được cấu tạo bởi 4 transitor (Fet) Cùng kênh N. Sơ đồ nguyên lý mạch được cấu tạo như sau (Chỉ vẽ mạch dùng transitor để mình họa) Đối với dạng này thì được cấu tạo bởi các transitor cùng kênh N. và chỉ cần 2 tín hiệu điều khiển kích mở các transitor b) Dạng 2 Được cấu tạo bởi 2 cặp đôi transitor P,N hay FET (THuận Ngược). Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của nó được cấu tạo như sau :(Tôi cũng dùng transitor mình họa Đối với thiết kế này quả là thấy khá là ổn định đối với điện áp đầu vào nhỏ khoảng 24V. Đối với mạch công suất lớn thì các FET công suất lớn thường ko có kênh P nên ta ko dùng được theo cách này mà phải dùng theo cách 1. 2) Nguyên tắc hoạt động của mạch cầu H. Chỉ xét đến nguyên lý hoạt động và hoạt động như thế nào của mạch cầu H con BJT được chọn để ví dụ còn Fet thì nó gần tương đương nhau. Ta hãy phân tích một dạng mạch cầu H như trên. Hai dạng này có nguyên lý hoạt động giống nhau chỉ khác là linh kiện cấu tạo lên cầu H như thế nào và việc đóng mở các transitor hay Fet như thế nào? Đối với dạng 1 khi dùng Fet cùng kênh thì phải dùng mạch lái đối với công suất lớn và điện áp lớn. Còn dạng 2 dùng với công suất nhỏ với điện áp đầu vào nhỏ. Ta đi phân tích nguyên lý hoạt động của mạch dang 2 như sau: Mạch cầu H này được điều khiển bởi 4 tín hiệu đóng mở các van đó là các tín hiệu 1 và tín hiệu 2( Như trên hình 2) và điều khiển được 2 chiều (Có nghĩa là đảo chiều dòng điện). Xét từng chế độ thuận và nghịch Như chúng ta đã bit điều kiện để đóng mở đê các transitor thông là: + Đối với kênh N để mở thì Ube > 0 và mở transitor bằng dòng điện + Đới với transitor kênh P để mở thì Ube <= 0 . Thường thì bằng 0 là nó sẽ mở • * Điều khiển với chế độ thuận • * Điều khiển ở chế độ nghịch * Điều khiển với chế độ thuận Ở chế độ thuận này cấp 4 tín hiệu điều điều khiển vào 4 con Transitor và điều kiện để có dòng thuận chạy qua tải trong 1 thời điểm là : + Tín hiệu 1 = 0 (Tức là mở transitor Q1). + Tín hiệu 2 = 0 ( Tức là đóng transitor Q2) + Tín hiệu 3 = 1 (Tức là đóng transitor Q3) + Tín hiệu 4 = 1 (Tức là mở transitor Q4) Và dạng đường đi được mô tả như hình vẽ sau: Đấy là dạng đi của chiều thuận : Dòng điện từ nguồn qua Q1 sau đó qua tải và qua Q2 xuống GND. * Điều khiển ở chế độ nghịch Ở chế độ này ta cũng cấp 4 tín hiệu điều khiển vào 4 con transitor. Và 4 tín hiệu điều khiển này phải thỏa mãn điều kiển sau : + Tín hiệu 1 = 1 (Tức là khóa transitor Q1). + Tín hiệu 2 = 1 ( Tức là mở transitor Q2) + Tín hiệu 3 = 0 (Tức là mở transitor Q3) + Tín hiệu 4 = 0 (Tức là đóng transitor Q4) Và dạng đường đi của chúng được thể hiện như hình vẽ sau : 3) Ưu nhược điểm của cầu H. a ) Ưu điểm : Sử dụng cầu H làm cho mạch trở nên đơn giản hơn và tiếp kiệm chi phí. b) Nhược điểm : Nếu như mạch điều khiển thì cùng bật 2 công tắc ở cùng 1 nửa cầu thì sẽ mạch động lực của chúng ta bị ngắn mạch nguồn. Nếu hiện tượng xảy ra trong 1 thời gian ngắn (Quá độ ) Sẽ xuất hiện dòng trùng dẫn qua van công suất làm tăng công suất tiêu tán trên van. Nếu thời gian trùng dẫn đủ dài, dòng trùng dẫn sẽ lớn làm cháy van công suất.Tức là mạch ko có bảo vệ dòng và điện áp 4) Chú ý Đối với mạch trong thực tế thì phải thiết kế cận thận, tính toán dòng điện qua cầu H, điện áp kích Van! khi thiết kế mạch cầu H cần chú ý những điểm sau: Tín hiệu điều khiển van,dòng điện qua cầu H, bảo vệ cho van, dòng ngược do tải cảm tạo ra làm phá hủy tiếp giáp a ) Đối với mạch công suất nhỏ Đối với tải có công suất nhỏ : Tần số đóng cắt hay tần số điều khiển nhỏ như điều khiển động cơ nhỏ hay tải cảm có công suất nhỏ. Thì mạch cầu H thường được thiết kế bằng BJT. và chúng ta cần chú ý đến dòng ngược khi điều khiển động cơ, tín hiệu điều khiển để cho BJT mở và các thông số khác liên quan đến nó như dòng điện, điện áp. ( Mạch tham khảo không được vẽ) b) Đối với mạch công suất lớn. Đối với tải thiết bị cần tần số đóng cắt lớn (>20Khz) người ta thường không dùng BJT vì nhược điểm trên mà người ta dùng các linh kiện công suất như Mosfet hay IGBT Và cái này thường dùng để điều khiển động cơ DC lớn và các bộ băm áp có công suất lớn. Cái này chúng ta cần chú đến : Tín hiệu điều khiển đóng cắt , bảo vệ các van điều khiển, dòng ngược từ tài có khả năng phá hủy tiếp giáp Ví dụ như mạch dùng Công suất dùng Mosfet điều khiển động cơ DC - 24V: Mạch này là điều khiển động cơ DC-24 hay nhỏ hơn 24V dùng cầu H sử dụng Fet công suất. Trong mạch này do tín hiệu từ vi điều khiển không đủ để mở khóa Fet cho nên phải dùng con kích xung là opto P521 ( Xem nguyên lý của nó). Do đây tôi không dùng diode để tránh dòng ngược vì trong con Fet nó đã có diode rồi! Ngoài ra các bạn còn thiết kế ra những mạch cầu H công suất lớn hơn như thế phải cần dùng các con FET hay IGBT có Id lớn phù hợp với tải khi đó mạch cầu H của bạn phải dùng tất cả các FET cùng kênh và có mạch lái Trong thực tế có 1 loại IC bán dẫn được tích hợp luôn cả cầu H trong đó ta chỉ cần cấp xung điều khiển, có bảo vệ dòng : + L293 : Với điện áp đầu vào là 36V và dòng điện đỉnh qua nó là 1.2A + L298 : Với điện áp đầu vào là 46V và dòng điện đỉnh qua nó là 4A . Mạch cầu H để đảo chiều động cơ DC Từ khóa :H- circuit ,mạch cầu H, điều khiển Mạch cầu H là được gọi là mạch cầu H vì nó được cấu tạo bởi 4 transitor hay là Fet. Đôi khi mạch cầu H cũng. nên thế nó hay được dùng trong các mạch điều khiển động cơ DC và các mạch băm áp. Đối với mạch điều khiển động cơ thì mạch cầu H có thể đảo chiều động cơ quá là đơn giản. Chỉ cần mở khóa các. hoạt động và hoạt động như thế nào của mạch cầu H con BJT được chọn để ví dụ còn Fet thì nó gần tương đương nhau. Ta h y phân tích một dạng mạch cầu H như trên. Hai dạng này có nguyên lý hoạt động