DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA CARRERA
DE ELECTRÓNICA, AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL
ASIGNATURA: ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA DE POTENCIA
PREPARATORIO NRO 4 CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR DC MEDIANTE MOSFET DE POTENCIA INTEGRANTES: INTEGRANTES: Juan Bermeo Moreno Andrés Fabricio Reyes NRC: 2494
29 de octubre del 2013 - Quito
I) Consultar sobre: 1. Tecnología Mosfet.
MOSFET
El transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor o MOSFET (en inglés Metal-oxidesemiconductor Field-effect transistor) es untransistor utilizado para amplificar o conmutar señales electrónicas. Es el transistor más utilizado en la industria microelectrónica, ya sea en circuitos analógicos o digitales, aunque el transistor de unión bipolar fue mucho más popular en otro tiempo.
Los usados en Electrónica de potencia son de tipo acumulación “
”
D
D G
G
S
S Canal N
Canal P
Conducción debida a
Conducción debida a
electrones
huecos
CARACTERISTICAS
Son controlados por voltaje If se aproxima a cero Entre el contacto metálico y la capa N existe un contacto metálico Tiempos de encendido y Apagado pequeños No tienen zona de segunda avalancha, por lo que son térmicamente estables Tienen un Vds alto (Vce) (2 a 4V) por lo que las pérdidas estáticas aumentan Tienen problemas con descargas electrostáticas Son de costo alto, sirven para trabajo a alta frecuencia y media potencia El Mosfet no tiene portadores minoritarios, hace que las conmutaciones se produzcan en tiempos muy cortos Típico: Toff = 100ns o o Ton = 50ns
Circuitos de disparo simples Habilidad para el paralelaje Controlado por voltaje Dispositivo de portadores mayoritarios Compuerta eléctricamente aislada, por lo que presenta una alta impedancia de entrada
CONTROL DEL MOSFET
Un voltaje positivo aplicado a la compuerta genera un campo eléctrico que convierte la región p en una región n. Este fenómeno se conoce como inversión de superficie y permite la circulación de corriente entre el drain y el source
2. Tipos de protecciones.
Inserta el MOSFET en una pieza de espuma anti-estáticacuando no esté siendo utilizado en un circuito. La espuma debe ser lo suficientemente grande como para cubrir las tres pistas.
Guarda los MOSFETs sueltos en bolsas antiestáticas. Las más comunes utilizadas para los componentes están metalizadas y son de color plateado. Este procedimiento se debe realizar además para proteger los cables MOSFET con la espuma anti-estática.
Conéctate a tierra antes de trabajar con los MOSFET. Para ello, toca un objeto metálico brevemente antes de manipularlos.
Coloca una alfombra anti-estática en el piso de tu área de trabajo. Esto también evita descargas estáticas.
Ponte una muñequera antiestática y coloca una cubierta de plástico anti-estático en tu mesa de trabajo o escritorio. Éstos ayudan a evitar la acumulación de estática. También, evita el ingreso de materiales susceptibles a las descargas electrostáticas, tales como vasos de plástico, cerca del circuito.
Desconecta la alimentación antes de añadir los MOSFET a los circuitos. Asegúrate de que el equipo esté apagado antes de retirarlos.
Añade un disipador de calor. Algunos MOSFET han incorporado lengüetas de metal, pero otros no
tienen
ningún
tipo
de
protección
adicional
contra
el
recalentamiento.
Añade un diodo zener entre el drenaje y la fuente. El zener actúa para suprimir sobretensiones, y también protege contra el ruido o una fuente de alimentación que se conecta accidentalmente al revés. El zener también es necesario si la carga es inductiva, tal como un solenoide, un motor o un relé. Las cargas inductivas utilizan campos magnéticos.
Coloca uno o dos diodos zener en la puerta. El propósito de los zeners es asegurarse de que las tensiones de entrada no excedan de la especificación del MOSFET.
3. Aplicaciones industriales de motores dc.
Cintas o bandas transportadoras
Grúa elevadora: a menudo se requiere cambiar el sentido de giro de componentes de máquinas tales como el malacate, el ¨carro¨ y el ¨puente¨ de una grúa
Transmisión por cremallera
Engranajes
4. Características técnicas de un controlador de velocidad comercial, UK1133 - Controlador PWM/MAP para Motores DC de 50Amps
Es un controlador de motor con modulación por ancho de pulsos (MAP o PWM, siglas del inglés Pulse-Width Modulation ) y puede generar hasta una corriente máxima de 45A, a un motor de corriente continua u otra carga de corriente continúa. Esto es posible, gracias a un
micrcontrolador digital basado en diseño PIC, y la gran eficiencia mediante un MOSFET de 202A de alta potencia. Tiene disponible un módulo LCD opcional que indica la frecuencia actual exacta y ciclo de trabajo (duty ciclo), para poder controlar con exactitud la señal de modulación por ancho de pulso (WAP). El controlador tiene dos modos de operación: frecuencia Fija o Variable.
Frecuencia fija: ejecuta el controlador a 120 Hz. Frecuencia variable: la frecuencia es ajustable de 400 Hz a 3 KHz.
El ciclo de trabajo ( duty cycle) es totalmente ajustable del 0 % al 100 % en ambos modos. El controlador de motor incluye un ventilador de corriente para una operación robusta y fiable en los casos de alta carga. Note que el ventilador de corriente continua está diseñado para funcionar con un voltaje de suministro de hasta 12V DC corriente continua. Para operaciones con un voltaje más alto, el ventilador de corriente continua tendrá que ser sustituido. Características Técnicas:
Voltaje de Suministro / Carga: 9 a 30V DC (12V DC Recomendado)
Módulo LCD
Máximo Corriente Continua: 45 Amps (a 120Hz)
Frecuencia: Fija (120Hz) o Ajustable (400 Hz a 3 KHz)
Rango de modulación por ancho de pulsos MAP: 0% - 100% (PWM Duty Cycle Range)
Incluye terminales Spade doble para una conexión fácil
Incluye Disipador (Heatsink )
Incluye ventilador de12V DC
Incluye Knobs
Aplicaciones: Control de Motor, HHO, Dimmer de luz: DC / LED Light Dimmer, Control del calor, etc.
II) En el circuito determinar (VER ANEXO): Corriente y voltaje en la carga Potencia activa en la carga Voltajes, corrientes y formas de onda en los puntos de prueba
III) Realice la simulación del circuito y realice las mediciones de: Potencia de salida
Figura 1 Potencia de salida Voltajes corrientes y formas de onda en los puntos de prueba.
Figura 2 Corriente
Figura 3 Voltaje
Figura 4 Forma de onda del voltaje
THD.
Figura 5 THD
IV) CUESTIONARIO: 1. ¿Explique las formas de onda de la corriente y voltaje en la carga?
El voltaje en la carga tiene forma de pulsos debido al tiempo de activación del pin gate del Mosfet. El ancho de pulso es igual al ancho de pulso de la salida de señal del integrado 555. La corriente tiene la misma forma, cuya amplitud es igual al del voltaje dividido por el valor de la resistencia del motor.
2. ¿Qué función desempeña el integrado 555?
Generar los pulsos que permitirán activar el pin gate del mosfet de forma controlada. El interado 555 controla el duty cycle que es proporcional al voltaje medio que caerá en el motor
3. ¿Cómo se puede cambiar el sentido de giro del motor dc?
Se necesita implementar un puente H para lograr la inversión de la fuente. Para combinar el sentido de giro y control de velocidad, los pulsos que controlan velocidad tienen que activar los pines de entrada del puente H para lograr controlar la dirección de giro y la velocidad de manera simultánea.
Bibliografía:
Electrónica Industrial Moderna, Timothy J. Maloney, Prentice Hall, 5ta Ed., 2006
http://www.canakit.es/vmchk/Controladores-de-Motor/Controlador-PWM/MAP-paraMotores-DC.html?gclid=CIDF-M-KmroCFYdQ7AodCHEA0A
http://autodesarrollo-electricidadpractica.blogspot.com/2011/07/proteccion-de-motoreselectricos.html
http://www.monografias.com/trabajos-pdf4/tutorial-interactivo-motor-brushless/tutorialinteractivo-motor-brushless.pdf
http://www.ehowenespanol.com/proteger-mosfet-potencia-queme-como_239246/
ANEXO
