Eu tenho um motor DC muito pequeno (de um Walkman), gostaria de controlar a velocidade de um microcontrolador. Para isso, gostaria de conectar um MOSFET em série e aplicar um sinal PWM ao seu portão para alterar a velocidade do motor.
Eu medi o L & R do motor = 4.7mH, 11.5Ohm (Tao 0.41msec).
Ao executar algumas experiências com o motor usando uma fonte de alimentação de bancada, posso ver que ele funciona bem de uma voltagem de 0,2V até algo em torno de 0,4V - essa é toda a faixa que eu preciso.
A fonte de alimentação que tenho para isso é configurada em 1,8V (usada para a parte digital do circuito), o que dificulta um pouco o uso dos MOSFETs padrão, porque não posso fornecer a tensão necessária para a saturação do portão. Comprei alguns MOSFETs de canal P como este .
Portanto, embora eu achasse que essa configuração funcionaria (Vcc -> motor -> FET -> GND), parece que não consigo obter uma boa resolução sobre o controle e não recebo tanto torque do motor quanto usei para obter quando executado a partir de uma fonte de alimentação CC.
Não tenho certeza do que freq. Eu deveria estar usando e não tenho certeza de quais outros parâmetros precisam ser verificados para que isso funcione conforme o esperado. Qualquer ajuda sobre isso será apreciada.
* ATUALIZAÇÃO * Após a resposta de Olin, construí o circuito que ele sugeriu. Eu usei um transistor 2N3904, resistor de 180 Ohm paralelo a uma tampa de 4,7nF. Em anexo está a tensão do coletor ao executar a partir do código PWM 100 (de 256). Vcc é 1.8V.
Respostas:
A solução mais simples seria usar um comutador NPN do lado inferior:
Você diz que a resistência CC do motor é 11,5 Ω, então a corrente máxima que ele pode extrair é 1,8 V / 11,5 Ω = 160 mA. Na verdade, o transistor consumirá alguns 100 mV, abaixando a corrente máxima possível, portanto esse é um máximo seguro para o projeto. Figura o transistor é bom para um ganho de 50 no mínimo, então precisamos de pelo menos 160 mA / 50 = 3,2 mA de corrente base. 5 mA é então um bom alvo para garantir que o transistor esteja solidamente saturado quando ligado. Calcule a queda de BE em 700 mV, de modo que deixe 1,1 V no resistor quando ligado. 1,1 V / 5 mA = 220 Ω.
C1 existe para acelerar a ativação e desativação. (220 Ω) (4,7 nF) = 1 µs, que é a constante de tempo C1-R1.
A frequência PWM deve ser rápida o suficiente para que a corrente através do motor mude pouco a cada fase ligada e desligada. A ondulação causada pelo PWM é uma tensão CA sobreposta à tensão CC média. Somente a tensão CC vai para mover o motor. O componente CA não causa torque, apenas calor; portanto, você deseja mantê-lo baixo em relação ao DC. Geralmente, você opera motores um pouco acima do limite de audição humana, que também costuma ser rápido o suficiente para manter o componente CA pequeno. A 25 kHz, por exemplo, o período PWM é de 40 µs, o que deve fornecer uma resolução suficiente de qualquer periférico PWM razoável em um microcontrolador.
Adicionado em resposta ao rastreamento do escopo do coletor
A forma básica da forma de onda parece boa, então parece que o transistor está alternando corretamente e a tensão está sendo aplicada corretamente no motor.
Os picos no desligamento são preocupantes. Eles podem ser artefatos do escopo, mas se o rastreamento do escopo for preciso, o diodo não estará funcionando ou não será conectado corretamente. Os picos não devem estar mais do que um volt acima da fonte.
D1 não apenas impede que o transistor fique frito, mas preserva grande parte da corrente do motor durante o tempo de folga. O primeiro é necessário e o segundo aumenta a eficiência.
Adicionado 2
Observando mais de perto o rastreamento do osciloscópio, vejo que a tensão do coletor quando o motor está desligado é 2,48 V. Você diz que a alimentação é de 1,8 V, de modo que a tensão de desligamento fica 680 mV acima da fonte. Isso significa que você não construiu o circuito como eu disse. Obviamente, você usou um diodo comum de silício, provavelmente um lento como um 1N400x. O tempo lento de ativação do diodo explica o pico de tensão e reduz um pouco os níveis gerais do inversor em um ciclo de trabalho PWM específico. Também causará disparo durante um tempo em que o transistor for ligado novamente, uma vez que o diodo ainda está conduzindo. Um diodo Schottky terá menor queda para frente e recuperação reversa instantaneamente eficaz no contexto deste circuito.
O sistema ainda deve geralmente funcionar, mas tente com um diodo Schottky como eu especifiquei.
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Vamos supor que você tenha experiência básica com microcontroladores e possa construir um circuito.
A maneira mais direta de acionar o motor é usando a ponte H, resistor de detecção de corrente e PWM. Basicamente, a ponte H permitirá o uso de 3,3V ou 5V, o que for mais conveniente.
De fato, dependendo da aplicação, você pode até pular o controle atual, provavelmente não causará nenhum dano, mesmo que o motor fique parado.
A propósito, você precisa de controle de velocidade ou posição?
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