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2991-POLOLU G2 Driver de moteur haute puissance 18v17
Ce pilote MOSFET de moteur H-bridge discret permet un contrôle bidirectionnel d'une haute puissance DC brossé moteur. Le petit 1.3 "x 0.8" carte prend en charge une large gamme de 6,5 V à 30 V de tension et est assez efficace pour délivrer un continu 17 A sans un dissipateur de chaleur. Autres caractéristiques de cette deuxième génération (G2) pilote comprennent la protection inverse tension avec détection de courant de base et la fonctionnalité de limitation de courant.
Le pilote de moteur haute puissance Pololu G2 est un MOSFET discret H-pont conçu pour piloter les grands moteurs à courant continu brossé. Le pont en H est constitué d'un transistor MOS à canal N par la jambe; le reste de la carte contient les circuits de prendre des entrées d'utilisateur et de contrôler les MOSFET. La tension maximale absolue de ce pilote de moteur est de 30 V et des tensions plus élevées peuvent détruire de façon permanente le conducteur du moteur. Dans des conditions normales de fonctionnement, la tension d'ondulation sur la ligne d'alimentation peut augmenter la tension maximale à plus de la tension moyenne ou destiné, donc une tension maximale de sécurité est d'environ 24 V.
Remarque: les tensions de batterie peuvent être beaucoup plus élevés que les tensions nominales quand ils sont appliqués, de sorte que la tension nominale de la batterie maximale, nous recommandons est de 18 V (et utiliser avec 24 V batteries est non recommandé) si des mesures appropriées sont prises pour limiter la tension de crête.
La polyvalence de ce pilote le rend approprié pour une large gamme de courants et tensions: il peut fournir jusqu'à 17 A de courant continu avec une taille du conseil d'administration de seulement 1,3 "x 0,8" et aucun dissipateur de chaleur nécessaire. Le module offre une interface simple qui nécessite aussi peu que deux lignes d'E / S tout en permettant pour votre choix de signe de magnitude ou le fonctionnement verrouillé antiphase. Une sortie de détection de courant donne un indicateur de courant du moteur, et le conducteur peut limiter le courant du moteur à un seuil paramétrable. Les entrées d'alimentation disposent inverse protection contre les surtensions, tandis que la détection intégrée des diverses conditions de défaut aide à protéger contre d'autres causes courantes de défaillance catastrophique; cependant, s'il vous plaît noter que le conseil d'administration ne comprend pas trop la température de protection.
Le pilote 18v17 G2 Motor High-Power est un successeur de deuxième génération à notre pilote 18v15 High Power-Motor original et peut être utilisé comme un remplacement près de drop-in dans les applications typiques. Voir «Différences de pilotes d'origine du moteur haute puissance» ci-dessous pour plus de détails.
Caractéristiques
Tension de fonctionnement: 6,5 V à 30 V (maximum absolu)
Courant de sortie: 17 A en continu
Entrées compatibles avec 1,8 V, 3,3 V et 5 V logique
fonctionnement PWM jusqu'à 100 kHz
sortie de détection de courant proportionnel au courant du moteur (environ 20 mV / A;. actif que lorsque H-bridge est le moteur)
Courant actif de limitation (hachage) avec un seuil par défaut de 40 A (peut être réglé plus bas)
Protection contre l'inversion de tension
arrêt de sous-tension
Protection de court circuit
En utilisant le pilote de moteur
Les liaisons
Les connexions moteur et le moteur électrique sont d'un côté de la carte, et les connexions de contrôle (1,8 V à 5 V logique) sont de l'autre côté. L'alimentation du moteur doit être capable de fournir un courant élevé. Il y a deux options pour réaliser les connexions à haute puissance (VIN, Outa, OUTB, GND): de grands trous espacés de 5 mm, qui sont compatibles avec les borniers inclus, et des paires de 0,1 "trous -spaced qui peuvent être utilisés avec perfboard, breadboards et 0,1 "connecteurs.
Pour une bonne performance, il est très important d'installer un grand condensateur à travers l'alimentation du moteur et le sol près du conducteur du moteur. Nous recommandons généralement en utilisant un condensateur d'au moins quelques centaines de pF et bien notés ci-dessus de la tension d'alimentation maximale; la capacité requise sera plus grande si l'alimentation est pauvre ou bien (plus d'environ un pied) depuis le pilote, et il dépendra aussi d'autres facteurs comme les caractéristiques du moteur et appliquée fréquence PWM. Un condensateur trou traversant peut être installé directement sur la carte dans les trous marqués '+' et '-' (connecté à VM et GND, respectivement). Le conducteur comprend un condensateur à bord de 150 pF, ce qui pourrait être suffisant pour de brefs tests et un fonctionnement à faible puissance limitée, mais l'ajout d'un plus grand condensateur est fortement recommandé pour la plupart des applications.
Attention: Prenez des précautions de sécurité appropriées lors de l'utilisation de l'électronique de haute puissance. Assurez-vous que vous savez ce que vous faites lorsque vous utilisez des hautes tensions ou courants! En fonctionnement normal, ce produit peut gethot assez pour vous brûler. Prenez soin lors de la manipulation de ce produit ou d'autres composants connectés.
Les connexions logiques sont conçus pour l'interface avec 1,8 V à 5 V systèmes (5,5 V max). Par défaut, le pilote est dans un mode de veille à faible consommation; la broche SLP doit être entraîné ou lié à une tension logique haute, afin de permettre au conducteur. Dans une configuration typique, seulement deux autres broches sont nécessaires: PWM et DIR.
Brochage
| PIN | Default State | Description |
|---|---|---|
| VIN | This is the main 6.5 V to 30 V (absolute max) motor power supply connection. | |
| VM | This pin gives you access to the motor power supply after reverse-voltage protection. It can be used to supply reverse-protected power to other components in the system, but it should not be used for high currents. This pin should only be used as an output. | |
| +, − | These pads are intended for a power supply capacitor (they are connected to VM and GND, respectively). | |
| 3V3 (out) | This regulated 3.3 V output provides a few milliamps, which can be useful as a reference or for powering small external circuits. This output should not be connected to other external power supply lines. It is disabled when the driver is in sleep mode. Be careful not to accidentally short this pin to the neighboring VM pin while power is being supplied as doing so will instantly destroy the board! | |
| GND | Ground connection for logic and motor power supplies. | |
| OUTA | Motor output pin A (connects to one terminal of a DC motor). | |
| OUTB | Motor output pin B (connects to the other terminal of a DC motor). | |
| PWM | LOW | Pulse width modulation input: a PWM signal on this pin corresponds to a PWM output on the motor outputs. |
| DIR | LOW | Direction input: when DIR is high, current will flow from OUTA to OUTB; when it is low, current will flow from OUTB to OUTA. |
| SLP | LOW | Inverted sleep input: This pin is internally pulled low, putting the motor driver into a low-power sleep mode. SLP must be driven logic high to enable the driver. Note: The SLP pin cannot be tied to the board’s 3V3 output to permanently enable the driver, since the 3.3 V output is disabled when the driver is in sleep mode. |
| FLT | Fault indicator: This open-drain output is driven low when a fault has occurred. See below for details. In order to use this output, you should externally pull this pin up to your system’s logic voltage. | |
| CS | Current sense output: This pin outputs a voltage proportional to the motor current when the H-bridge is driving (but not while it is braking, including when current limiting is active). The output voltage is about 20 mV/A plus a 50 mV offset. | |
| VREF | Reference voltage input: An additional resistor can be connected between this pin and GND to lower the current limiting (chopping) threshold. Without an additional resistor, the current limit defaults to about 40 A. See below for details. |
Options de contrôle du moteur
Avec la broche PWM maintenu bas, les deux sorties de moteur auront lieu faible (une opération de freinage). Avec PWM haute, les sorties de moteur seront conduits selon l'entrée DIR. Cela permet deux modes de fonctionnement: signe de magnitude, dans lequel le rapport cyclique PWM contrôle la vitesse du moteur et DIR contrôle la direction, et verrouillé-antiphase, dans lequel un signal de largeur d'impulsion modulée est appliquée à la broche DIR avec PWM haute.
En fonctionnement verrouillé antiphase, un rapport cyclique faible entraîne le moteur dans un sens et un rapport cyclique élevé entraîne le moteur dans l'autre sens; un rapport cyclique de 50% fait tourner le moteur hors tension. Une mise en œuvre immobilisé antiphase avec succès dépend de l'inductance du moteur et la fréquence de commutation de lisser le courant (par exemple, rendant le courant nul dans le cas de rapport cyclique de 50%), donc une haute fréquence de découpage peut être nécessaire.
| Motor Driver Truth Table | ||||
|---|---|---|---|---|
| PWM | DIR | OUTA | OUTB | Operation |
| H | H | H | L | Forward |
| H | L | L | H | Reverse |
| L | X | L | L | Brake |
Fréquence PWM
Le pilote de moteur prend en charge les fréquences PWM aussi élevées que 100 kHz, mais il faut noter que les pertes de commutation dans le pilote sera proportionnelle à la fréquence PWM. En règle générale, environ 20 kHz est un bon choix pour un fonctionnement signe de magnitude car il est suffisamment élevé pour être à ultrasons, qui se traduit par un fonctionnement plus silencieux.
Une impulsion sur la broche PWM doit être élevée pour une durée minimale d'environ 0,5 ms avant que les sorties se tournent pour la durée correspondante (toute impulsion d'entrée plus courte ne produit pas un changement sur les sorties), des cycles de service si bas ne sont plus disponibles à des fréquences élevées . Par exemple, à 100 kHz, la durée d'impulsion est de 10 ms, et le cycle de service minimum non nul est réalisable 0,5 / 10, soit 5%.
Détection de courant et la limitation
la broche de détection du courant du conducteur, CS, délivre une tension proportionnelle au courant du moteur tandis que le pont en H conduit. La tension de sortie est d'environ 20 mV / A plus un petit décalage qui est typiquement d'environ 50 mV.
La sortie CS est actif uniquement pendant que le pont en H se trouve en mode d'entraînement; il est inactif (bas) lorsque le conducteur est en mode de freinage (décomposition lente), ce qui arrive lorsque l'entrée PWM est faible ou lorsque la limitation de courant est active. Actuel continuera de circuler à travers le moteur lorsque le conducteur commence le freinage, mais la tension sur la broche CS ne reflète pas avec précision le courant du moteur en mode de freinage. La tension CS est utilisé en interne par le conducteur du moteur, de manière à ne pas interférer avec le fonctionnement du pilote, vous ne devez pas ajouter un condensateur à cette broche ou connecter une charge qui attire plus de quelques mA de lui.
Le pilote G2 a la capacité de limiter le courant du moteur par découpage du courant: une fois le courant d'entraînement du moteur atteint un seuil fixé, le conducteur passe en mode de freinage (décomposition lente) pendant environ 25 ms avant d'appliquer le pouvoir de conduire à nouveau le moteur. Cela rend plus pratique d'utiliser le pilote avec un moteur qui pourrait seulement tirer quelques ampères pendant la course, mais peut tirer plusieurs fois ce montant (dizaines d'ampères) lors du démarrage.
Le seuil de limitation de courant est fixé à environ 40 A par défaut. Vous pouvez réduire la limite en connectant une résistance supplémentaire entre la goupille VREF et la broche GND adjacente; le graphique ci-dessous montre comment la limite de courant se rapporte à la valeur de résistance de VREF. Par exemple, l'ajout d'une résistance de 100 kQ entre VREF et la masse abaisse la limite de courant à environ 24 A. On notera que le limiteur de courant est moins précis en particulier des réglages bas (indiquée par la partie en pointillés de la courbe).
Conditions de défaut
Le pilote de moteur peut détecter plusieurs états d'erreur qu'il signale en conduisant la broche FLT bas; ceci est une sortie à drain ouvert qui doit être tiré vers le haut à la tension logique de votre système. Les défauts détectables comprennent des courts-circuits sur les sorties, sous-tension et de température excessive. Tous les défauts désactiver les sorties de moteur, mais ne sont pas verrouillées, ce qui signifie le pilote tentera de reprendre son fonctionnement lorsque la condition de défaut est retiré (ou après un délai de quelques millisecondes dans le cas du défaut de court-circuit). Le défaut de surchauffe fournit une indication faible de la carte étant trop chaud, mais cela ne signifie pas directement la température des MOSFET, qui sont habituellement les premiers composants à surchauffer, de sorte que vous ne devriez pas compter sur cette faille pour éviter des dommages de plus de -Température conditions.
Monde réel considérations de dissipation de puissance
Les MOSFET peuvent traiter de grandes pointes de courant pour de courtes durées (par exemple 100 A pendant quelques millisecondes), et découpage du courant du conducteur gardera le courant moyen sous la limite fixée. Les valeurs nominales de pointe sont des transitoires rapides (par exemple lorsqu'un moteur est en marche), et l'estimation en continu de 17 A est dépendant de diverses conditions, telles que la température ambiante. PWMing le moteur va introduire le chauffage supplémentaire et proportionnelle à la fréquence. Le courant réel que vous pouvez livrer dépendra de la façon dont vous pouvez garder la fraîcheur du pilote du moteur. circuit imprimé de la carte du conducteur est conçu pour évacuer la chaleur des MOSFET, mais la performance peut être améliorée par l'ajout d'un dissipateur de chaleur.
Attention: Ce pilote du moteur n'a pas de surchauffe d'arrêt. Une condition de température excessive ou surintensité peut causer des dommages permanents au conducteur du moteur. Vous pouvez envisager d'utiliser soit sortie intégré de détection de courant ou d'un capteur de courant externe du conducteur de surveiller votre consommation de courant.
Matériel inclus
Deux séparatistes droit têtes mâle 8 broches et deux blocs de jonction 5mm 2 broches sont inclus avec chaque commande de moteur. Vous pouvez souder les blocs de jonction des quatre trous à travers-large pour faire de votre moteur et de puissance du moteur connexions, ou vous pouvez souder l'un des 1 × 8 0,1 "en-tête des bandes dans le plus petit des trous traversants qui bordent ces grands trous. Notez, cependant, que les borniers ne sont notés pour 16 A, et chaque paire tête de broche est seulement évaluée pour un combiné 6 A, donc pour des applications externes plus puissantes, les fils épais doivent être soudés directement sur la carte.
L'autre 1 × 8 tête bande peut être soudée dans les petits trous sur le côté de la connexion logique de la carte pour permettre une utilisation avec Breadboards, perfboard, ou 0,1 "connecteurs sans soudure, ou vous pouvez souder les fils directement à ces trous pour l'installation la plus compacte .
Remarque: Dans la plupart des applications, il est nécessaire de connecter un grand condensateur supplémentaire (non inclus) dans l'alimentation, comme décrit dans "Connexions" ci-dessus.
Le conseil d'administration a deux 0,086 "(2,18 mm) de diamètre des trous destinés à # 2 ou vis M2 (non inclus) de montage; ils sont séparés par 0,62 "(15,75 mm) à la fois horizontalement et verticalement.
Différences de pilotes de moteur haute puissance d'origine
Le pilote de moteur haute puissance G2 est conçu pour fonctionner en tant que près de drop-in de remplacement pour nos pilotes d'origine du moteur haute puissance; cette version, le 18v17, est comparable à celui 18v15 d'origine, mais peut fournir des courants de sortie plus élevées dans la plupart des situations. Les dimensions des panneaux d'ensemble et les emplacements des trous de montage et toutes les broches requises sont les mêmes pour les deux versions.
Ce pilote de deuxième génération ajoute de nouvelles fonctionnalités, y compris la protection inverse tension sur les entrées d'alimentation et de détection de courant de base et la fonctionnalité de limitation de courant. Il travaille également avec des tensions logiques plus faibles, le rendant compatible avec 3,3 V systèmes; Cependant, notez qu'il a un moteur minimum tension d'alimentation légèrement supérieure à la HPMD originale (6,5 V contre 5,5 V).
Le brochage du pilote G2 diffère de l'original de plusieurs façons:
La broche de SLP doit être connecté à la logique de haut pour permettre au conducteur de G2. (La broche RESET correspondante sur le pilote d'origine pourrait être laissé débranché si inutilisés.)
Le conducteur G2 ne dispose que d'une goupille de défaut, qui est une sortie à drain ouvert qui est entraîné à faible lorsqu'une panne se produit. (Le pilote d'origine avait deux broches de failles qui ont été chassés de haut pour indiquer les défauts.)
Une sortie de détection de courant est disponible sur le conducteur G2 à la place du second axe de défaut.
Une nouvelle broche VREF et la broche GND adjacente vous permettent de connecter une résistance pour régler la limite de courant du conducteur de G2.
Le pilote G2 fournit une sortie au lieu de la sortie du pilote d'origine 5 V 3.3 V.
WARNING: Cancer and Reproductive Harm - www.P65Warnings.ca.gov
