其实刹车只是一个偏口头的说法,正确叫法是“制动”,百度查刹车查到多是些风牛马不相及的结果。
电机刹车是十分容易实现的,只需确定用哪种制动方式即可。
常用的有反转制动、短接制动、能耗制动以及反馈制动。
一般情况下制动效果如下:
反转>短接>能耗>反馈
其中在我们的玩具上最容易实现的是短接制动
用到只是两个场效应管(mosfet),一个是p沟道一个是n沟道,当然也可以用双路n+p集成mosfet实现。
我做好原理图了,很简单,照我所画的链接即可。
先看一下大致工作原理吧
我这里用一个电容及灯泡模拟了一下电机(因为这个仿真软件没加电机)
效果差不多,流动的黄点是电流。
但用电容代替也只是有其形无其神。电机本身就是个大电感,在停止供电那刻,发电的电压是可以比电池电压还高的。(原理参考自举电路)
所以我用了另一个仿真软件,好用但手机上搞比在电脑麻烦不少。
可以看到按下开关(扣扳机)时nmos导通,电池给电机电,电机转动。
松开扳机时,nmos截止电池停止给电机电,但pmos导通,即相当于短接了电机。
看电机的电流图,是有双向的电流的。
至于为什么短接后电机会停下?这个电路原理是什么?前者可以用能量守恒定律或是说楞次定律来解释,后者也只是些电子基础知识,但要科普起来这个。我一向都讲的面面俱到,是个十足的话痨,说起来定会一直涉及到元件的内部构造及各相关的物理性质与电子与其他微粒在此电路中的运动和所受影响。为了水友与我的时间,就不多哔哔了。
再看看没有刹车的电路,对比一下。
可以看到松开开关时电机还会转一会儿(要仔细看)
再看流过电机的电流图,只有单向的电流流过。
看到有水友说搞短接制动容易烧mos。的确,mos是个很娇气的元件,我遇到的炸mos的情况不少于二十次,烧掉的更是难以计量。
其损坏的原因有很多。
①静电。 静电的电压可上万伏特,所以做好后尽量做一下绝缘处理,比如喷三防漆。
②过流过压。 在我们的玩具上主要是考虑过流,烧的多是pmos。用于制动的mos导通电阻很小,一般只有几毫欧姆到十几毫欧姆(可以这样理解,I=U/R。一伏特就产生上百安的电流)。短接制动刚开始那一刹那的制动电流很大,但因为时间非常短,还不至于烧坏mos。解决这个问题也不难,换成能耗制动。其实短接制动也可说是能耗制动的一种,一些差别就不多做赘述了。看图
加个1欧姆的电阻
电阻一定要用大功率的合金电阻(功率电阻)。
③控制部分不合理或不合适。 为什么要加一个2k的电阻?这可不是可有可无的东西,这个电阻是用来缓冲的,也就是减缓mos的开启,电阻越大,开启越慢。如果开启的太快,mos管会产生很强的米勒震荡,还没开启,就会在米勒平台损坏。至于什么是米勒震荡、米勒平台,我也不敢过多解释,比较难理解,不是几句话就搞明白的,说明白涉及东西较多,几百字我实在顶⑧住,想深入♂了解的百度一下吧。这个缓冲电阻也不是越大越好,越大mos导通截止的损耗也会越高(原因百度),而且需要看两个mos的栅源开启电压及nmos的gs脚间的电阻的阻值。我这里的2k只是一个普遍适用的阻值,并不是完美,完美的阻值要查阅所用mos的规格书里的有关参数及图表,这个信息量很大,而且后面要大量的测试,非常考验技术与耐心的,不建议个人过多钻研。
另外,一定要注意!mos内部都有寄生电容,与gs脚并联的电阻一定不可以省去。否则开启会一直导通!
至于我画的这个电路图有没有用。我不钟意纸上谈兵,我做的火控用的就是短接制动,接线绝大部分一样,只是阻值稍有区别。
最后点一点其他的制动方式
反转制动及给电机一个反向的电压,相当与电机正负极反接一波。可以用全桥芯片及外围的控制电路实现。效果好,但耗电,既不建议用在电池产品上,亦不建议个人搞鼓,成本稍高也比较麻烦。
至于反馈制动就比较适合电池产品了,因为它的根本原理就是将电机剩余的能量给其他用电的部分或存回电池里。我们的玩具不需要其他用电的地方,一般考虑讲这些电冲回电池。我前面讲过电机发电时电压是可以高于电池电压的,理论上是可以仅通过一个二极管加一个nmos实现的,但也只是我个人的想法,没能仿真出来也没做过测试。另外也可以经过升压后冲入电池。制动效果会差一点,难度也比较大。不建议。
焊接mos时尽量把时间控制在5秒以内,三秒内为宜。焊接时电线与mos要同时加热,否则易虚焊。做好后用散热硅酮胶将mos与散热片相连,散热片要与mos底面也就是露出大面积金属的那面粘连,勿搞反。如果是贴片即贴在胶封那面。
没有电路板裸焊就选直插的,不要用贴片的,裸焊很难焊接。
贴片与直插图:
都是mos常用封装,中间两个最大就是直插,焊接时焊长的三条脚,尽量别焊去散热盘。
另外补个直插的与散热片相连的方式。还忘了说,散热片一定要做绝缘处理,用喷了漆或氧化的,不是图中的,图中用的是散热垫,本身已绝缘。
虚焊一定不可用,隐患太大。是否虚焊看图吧,我用来测试的板子,拆焊多次,不漂亮了,但至少没虚焊
收工,祝你顺利。
ps:其实这是我在论坛的回答-_-||,这样回答过三四次了,还不如发个贴让更多氺友看到。因为是回答的,行文可能有点不像发主题帖,见谅(╯3╰)