5/24/2018 Control de Velocidad de un motor con MOSFET de potencia

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DEPARTAMENTO DE ELCTRICA Y ELECTRNICA CARRERA

DE ELECTRNICA, AUTOMATIZACIN Y CONTROL

ASIGNATURA: ELECTRNICA DE POTENCIA

PREPARATORIO NRO 4

CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR DC MEDIANTE MOSFET DE POTENCIA

INTEGRANTES: Juan Bermeo

Moreno Andrs

Fabricio Reyes

NRC: 2494

29 de octubre del 2013 - Quito

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I) Consultar sobre:1. Tecnologa Mosfet.

MOSFET

El transistor de efecto de campo metal-xido-semiconductor o MOSFET (en ingls Metal-oxide-semiconductor Field-effect transistor) es untransistor utilizado para amplificar o

conmutarseales electrnicas. Es el transistor ms utilizado en la industria microelectrnica, ya sea

en circuitos analgicos o digitales, aunque el transistor de unin bipolar fue mucho ms popular en

otro tiempo.

Los usados en Electrnica de potencia son de tipo acumulacin

D DG

SCanal N

GS

Canal PConduccin debida a

electrones Conduccin debida ahuecos

CARACTERISTICAS

Son controlados por voltaje If se aproxima a cero Entre el contacto metlico y la capa N existe un contacto metlico Tiempos de encendido y Apagado pequeos No tienen zona de segunda avalancha, por lo que son trmicamente estables Tienen un Vds alto (Vce) (2 a 4V) por lo que las prdidas estticas aumentan Tienen problemas con descargas electrostticas 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 Tpico:

o Toff = 100nso Ton = 50ns

http://es.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1alhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1alhttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1alhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistor

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Circuitos de disparo simples Habilidad para el paralelaje Controlado por voltaje Dispositivo de portadores mayoritarios Compuerta elctricamente aislada, por lo que presenta una alta impedancia de entrada

CONTROL DEL MOSFET

Un voltaje positivo aplicado a la compuerta genera un campo elctrico que convierte la regin pen una regin n. Este fenmeno se conoce como inversin de superficie y permite la circulacinde corriente entre el drain y el source

2. Tipos de protecciones.

Inserta el MOSFET en una pieza de espuma anti-estticacuando no est siendo utilizado en uncircuito. La espuma debe ser lo suficientemente grande como para cubrir las tres pistas.

Guarda los MOSFETs sueltos en bolsas antiestticas. Las ms comunes utilizadas para loscomponentes estn metalizadas y son de color plateado. Este procedimiento se debe realizar

adems para proteger los cables MOSFET con la espuma anti-esttica.

Conctate a tierra antes de trabajar con los MOSFET. Para ello, toca un objeto metlicobrevemente antes de manipularlos.

Coloca una alfombra anti-esttica en el piso de tu rea de trabajo. Esto tambin evita descargasestticas.

Ponte una muequera antiesttica y coloca una cubierta de plstico anti-esttico en tu mesa detrabajo o escritorio. stos ayudan a evitar la acumulacin de esttica. Tambin, evita el ingreso

de materiales susceptibles a las descargas electrostticas, tales como vasos de plstico, cerca

del circuito.

Desconecta la alimentacin antes de aadir los MOSFET a los circuitos. Asegrate de que elequipo est apagado antes de retirarlos.

Aade un disipador de calor. Algunos MOSFET han incorporado lengetas de metal, pero otrosno tienen ningn tipo de proteccin adicional contra el recalentamiento.

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Aade un diodo zener entre el drenaje y la fuente. El zener acta para suprimir sobretensiones,y tambin protege contra el ruido o una fuente de alimentacin que se conecta accidentalmente

al revs. El zener tambin es necesario si la carga es inductiva, tal como un solenoide, un motor

o un rel. Las cargas inductivas utilizan campos magnticos.

Coloca uno o dos diodos zener en la puerta. El propsito de los zeners es asegurarse de que lastensiones de entrada no excedan de la especificacin del MOSFET.

3. Aplicaciones industriales de motores dc.

Cintas o bandas transportadoras

Gra elevadora: a menudo se requiere cambiar el sentido de giro de componentes demquinas tales como el malacate, el carro y el puente de una gra

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Transmisin por cremallera

Engranajes

4. Caractersticas tcnicas de un controlador de velocidad comercial,

UK1133 - Controlador PWM/MAP para Motores DC de 50Amps

Es un controlador de motor con modulacin por ancho de pulsos (MAP o PWM, siglas delingls Pulse-Width Modulation) y puede generar hasta una corriente mxima de 45A, a un motorde corriente continua u otra carga de corriente contina. Esto es posible, gracias a un

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micrcontrolador digital basado en diseo PIC, y la gran eficiencia mediante un MOSFET de 202A dealta potencia.

Tiene disponible un mdulo LCD opcional que indica la frecuencia actual exacta y ciclo de trabajo(duty ciclo), para poder controlar con exactitud la seal de modulacin por ancho de pulso (WAP).

El controlador tiene dos modos de operacin: 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 operacin robusta y fiable enlos casos de alta carga.

Note que el ventilador de corriente continua est diseado para funcionar con un voltaje desuministro de hasta 12V DC corriente continua.

Para operaciones con un voltaje ms alto, el ventilador de corriente continua tendr que sersustituido.

Caractersticas Tcnicas:

Voltaje de Suministro / Carga: 9 a 30V DC (12V DC Recomendado) Mdulo LCD Mximo Corriente Continua: 45 Amps (a 120Hz)

Frecuencia: Fija (120Hz) o Ajustable (400 Hz a 3 KHz) Rango de modulacin por ancho de pulsos MAP: 0% - 100% (PWM Duty Cycle Range) Incluye terminales Spade doble para una conexin fcil 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 cargaPotencia activa en la cargaVoltajes, corrientes y formas de onda en los puntos de prueba

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III) Realice la simulacin 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

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Figura 3 Voltaje

Figura 4 Forma de onda del voltaje

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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 activacin del pin gate del Mosfet.

El ancho de pulso es igual al ancho de pulso de la salida de seal 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. Qu funcin desempea el integrado 555?

Generar los pulsos que permitirn activar el pin gate del mosfet de forma controlada. El interado

555 controla el duty cycle que es proporcional al voltaje medio que caer en el motor

3. Cmo se puede cambiar el sentido de giro del motor dc?

Se necesita implementar un puente H para lograr la inversin 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 direccin de giro y la velocidad de manera simultnea.

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Bibliografa:

Electrnica Industrial Moderna, Timothy J. Maloney, Prentice Hall, 5ta Ed., 2006 http://www.canakit.es/vmchk/Controladores-de-Motor/Controlador-PWM/MAP-para-

Motores-DC.html?gclid=CIDF-M-KmroCFYdQ7AodCHEA0A

http://autodesarrollo-electricidadpractica.blogspot.com/2011/07/proteccion-de-motores-electricos.html

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ANEXO

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