MOSFET'in endüstriyel sektörden ev aletlerine kadar, motor hız kontrolü, ışık karartma, elektronik cihazlardaki elektronik sinyallerin yükseltilmesi ve değiştirilmesi, invertör, yüksek frekanslı amplifikatör ve çok daha fazlası gibi birçok uygulaması vardır . Genellikle bunlar, çeşitli elektronik proje ihtiyaçlarını karşılamak için farklı boyutlarda mevcuttur. MOSFET'ler, büyük voltajları ve akımları küçük bir sinyalle kontrol etmemiz gerektiğinde kullanılır. Bu makale , MOSFET ile motor hız kontrolünün nasıl tasarlanacağı gibi MOSFET uygulamalarından biri hakkında kısa bilgi sağlar.
MOSFET ile Motor Hız Kontrolü
Modern toplumda elektrik motorlarının hız kontrolü her yerdedir çünkü farklı makineler için önemlidir. Elektrik motorlarının gerekli işlevi ve performansı çok çeşitlidir. Motorun hız kontrol kısmına odaklandığımızda, step ve servo motorların hız kontrolü darbe katarı ile yapılabilirken, fırçasız DC ve endüksiyon motorlarının hız kontrolü DC voltaj veya harici bir direnç ile yapılabilir. Günümüzde birçok endüstride elektrik motorları vazgeçilmez bir güç kaynağı olarak kullanılmaktadır. Ancak motor hız kontrolü makinenin çalışmasını, kalitesini ve işin sonucunu doğrudan etkilediği için gereklidir.
Bunun temel amacı bir DC motor hızını MOSFET ile kontrol etmek için bir devre tasarlamaktır. MOSFET, devrelerdeki voltajları yükseltmek veya değiştirmek için kullanılan bir tür transistördür. Bu devrede kullanılan MOSFET tipi, yalnızca geliştirme modunda çalışan geliştirme modu MOSFET'tir. Bu, kapı terminaline voltaj sağlanmadığında bu transistörün kapatılacağı ve bir voltaj sağlandığında AÇIK duruma getirileceği anlamına gelir. Bu, transistörün bir DC motoru kontrol etmek için bir anahtar gibi kullanılmasını ideal hale getirir.
DC motor, robotlar, aletler, oyuncaklar vb. farklı uygulamalarda kullanılır. Dolayısıyla birçok DC motor uygulamasında motor hızı ve yön kontrolü esastır. Burada MOSFET ile basit bir DC motor kontrol cihazının nasıl tasarlanacağını açıklayacağız.
Gerekli Bileşenler:
Bu DC motor kontrol cihazını yapmak için gerekli bileşenler arasında 12V pil, 100K potansiyometre , IRF540N E-MOSFET, bir DC motor ve bir anahtar bulunur.
Bağlıntılar:
Bu DC motor hız kontrolünün IRF540N EMOSFET ile bağlantıları aşağıdaki gibidir;
Çalışma
'S' anahtarı kapatıldığında, MOSFET kapı terminalindeki voltaj beslemesi, drenaj (D) terminalinden kaynağa (S) akım beslemesine neden olur. Bundan sonra DC motor boyunca akım akmaya başlar ve motor dönmeye başlar. DC motora sağlanan akımın toplamı, potansiyometreyi basitçe ayarlayarak basit bir şekilde düzenlenebilir, ardından MOSFET'in kapı terminalinde uygulanan voltajı değiştirir. Böylece MOSFET'teki geçit terminalindeki voltajı kontrol ederek bir DC motorun hızını kontrol edebiliriz. DC motor hızını arttırmak için MOSFET'in kapı terminaline uygulanan voltajı arttırmalıyız.
Burada IRF540N MOSFET tabanlı DC motor kontrol devresi motorun hızını kontrol etmek için tasarlandı . Bu devrenin MOSFET ve potansiyometre kullanılarak tasarlanması çok basittir. MOSFET'in kapı terminalinde uygulanan voltajı basitçe kontrol ederek motor hızını kontrol edebiliriz.
Motor Hız Kontrolünde MOSFET'lerin Avantajları:
Transistörler, motor hız kontrol devrelerinde temel bir rol oynar ve MOSFET'ler (Metal-Oksit-Yarı İletken Alan Etkili Transistörler), çeşitli nedenlerden dolayı genellikle BJT'ler (İki Kutuplu Bağlantı Transistörleri) ve IGBT'ler (Yalıtılmış Kapı Çift Kutuplu Transistörler) gibi diğer transistör türlerine göre tercih edilir. . Bu yazıda motor hız kontrolü için MOSFET kullanmanın diğer transistörlere göre avantajlarını ve uygulamalarını inceleyeceğiz.
Yüksek verim :
MOSFET'ler çok düşük direnç (RDS(açık)) sergiler ve bu da motor kontrol devrelerinde minimum güç kaybına ve yüksek verimliliğe yol açar.
Bu yüksek verimlilik, daha az ısının üretildiği anlamına gelir, karmaşık soğutma sistemlerine olan ihtiyacı azaltır ve MOSFET'leri yüksek güçlü uygulamalar için uygun hale getirir.
Hızlı Anahtarlama Hızı :
MOSFET'ler genellikle nanosaniye aralığında çok hızlı bir anahtarlama hızına sahiptir.
Bu hızlı tepki, motorun hızının ve yönünün hassas şekilde kontrol edilmesine olanak tanır ve bu da onları hızlı değişikliklerin gerekli olduğu uygulamalar için uygun hale getirir.
Düşük Geçit Tahrik Gücü :
MOSFET'ler açık ve kapalı durumları arasında geçiş yapmak için minimum geçit sürücüsü gücüne ihtiyaç duyar.
Bu özellik, transistörü kontrol etmek için gereken gücü en aza indirerek enerji tasarruflu motor kontrol sistemleri sağlar.
Kapı Akımı Gerekmez :
BJT'lerin aksine, MOSFET'ler açık durumlarında kalmak için sürekli bir geçit akımına ihtiyaç duymazlar, bu da kontrol devresinin güç tüketimini azaltır.
Bu, enerji verimliliğinin kritik olduğu pille çalışan uygulamalarda özellikle avantajlıdır.
Sıcaklık Toleransı :
MOSFET'ler geniş bir sıcaklık aralığında çalışabilir, bu da onları hem aşırı soğuk hem de sıcak ortamlara uygun hale getirir.
Bu özellik otomotiv sistemleri ve endüstriyel makineler gibi uygulamalarda değerlidir.
Azaltılmış EMI :
MOSFET'ler, BJT'ler ve IGBT'lere kıyasla daha az elektromanyetik girişim (EMI) üretir.
Bu, EMI'nin yakındaki elektronik cihazlara veya sistemlere müdahale edebileceği uygulamalarda çok önemlidir.
MOSFET'lerle Motor Hız Kontrolü Uygulamaları:
Elektrikli Araçlar (EV'ler) ve Hibrit Araçlar
MOSFET'ler elektrikli ve hibrit araçların motor kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Elektrikli motorlar üzerinde verimli ve hassas kontrol sağlayarak araç performansının ve menzilinin artmasına katkıda bulunurlar.
Endüstriyel Otomasyon :
Endüstrilerde, taşıma bantları, robotik kollar ve diğer otomatik sistemler için MOSFET tabanlı motor hız kontrolü kullanılmaktadır.
MOSFET'lerin hızlı anahtarlama hızı, üretim süreçlerinde hassas ve duyarlı kontrol sağlar.
Ev Aletleri :
MOSFET'ler çamaşır makineleri, klimalar ve fanlar gibi ev aletlerinde motor hızı kontrolü için bulunur.
Verimlilikleri ve düşük ısı üretimleri, onları enerji tasarruflu cihazlar için ideal kılar.
HVAC Sistemleri :
Isıtma, Havalandırma ve İklimlendirme (HVAC) sistemleri, fanlar ve kompresörlerdeki motorların hızını kontrol etmek için MOSFET'leri kullanır.
Bu, enerji tasarrufuna ve hassas sıcaklık düzenlemesine katkıda bulunur.
Drone Tahrik :
Drone'lar stabiliteyi ve manevra kabiliyetini korumak için etkili motor hızı kontrolüne ihtiyaç duyar.
MOSFET'ler düşük ağırlıkları ve yüksek verimleri nedeniyle drone motor kontrol devrelerinde tercih edilmektedir.
Bilgisayar Soğutma Sistemleri :
MOSFET'ler, bilgisayar soğutma fanlarında fan hızını sıcaklığa göre ayarlamak ve minimum gürültüyle optimum soğutma performansı sağlamak için kullanılır.
Elektrikli Trenler ve Lokomotifler :
MOSFET'ler elektrikli trenlerin ve lokomotiflerin motor kontrol sistemlerinde hızı ve yönü verimli bir şekilde düzenlemek için kullanılır.
Yenilenebilir Enerji Sistemleri :
Rüzgar türbinleri ve güneş takip sistemleri, motorların hızını kontrol etmek ve enerji üretimini optimize etmek için MOSFET'leri kullanır.
Özet olarak MOSFET'ler, yüksek verimlilik, hızlı anahtarlama hızı, düşük geçit sürücüsü güç gereksinimleri ve azaltılmış EMI dahil olmak üzere motor hızı kontrolü için çok sayıda avantaj sunar. Bu avantajlar, onları elektrikli araçlardan endüstriyel otomasyona, ev aletlerinden yenilenebilir enerji sistemlerine kadar geniş bir uygulama yelpazesinde tercih edilen seçenek haline getiriyor. MOSFET'lerin çok yönlülüğü ve güvenilirliği, onları modern motor kontrol teknolojisinin temel taşı haline getirmektedir.
Yorum Gönder