Configuración de transistores para un circuito de motor grande

Estoy construyendo un circuito relativamente simple que consta esencialmente de dos baterías de plomo ácido de 12 V y dos motores de 12 V. Mi plan original es conectarlos a todos en serie y controlarlos con un controlador de motor de algún tipo usando una señal pwm. Sin embargo, todos los controladores de motor que puedo encontrar que pueden manejar esto son bastante caros, y parece que sería igualmente aceptable hacerlo con uno o dos mosfets . No estoy seguro de qué calidad/tipo de mosfet obtener y dónde colocarlos dentro del circuito. Estoy pensando que sería más fácil hacer solo uno de alta calidad antes de ambos motores, pero ¿sería capaz de controlar la velocidad de los motores usando una señal pwm de esa manera? Cualquier consejo es apreciado.

EDITAR: Los mosfets serán controlados por un microcontrolador simple como pic o avr.
Aquí hay tres N-FET que he encontrado que pueden funcionar. 87A 100A 104A


Añadido [RM]:

Copiado de un comentario: los datos adicionales deben estar en duda para una fácil referencia.

La potencia nominal de los motores es de 337 vatios (a 2655 rpm, 172 oz-in y 68 amperios). La carga está presente en todo momento y debería detenerse mínimamente, pero tengo un circuito integrado de detección de corriente para monitorear la corriente y reducir el voltaje si comienza a subir demasiado. No me importa demasiado el control bidireccional, y el circuito de medición de corriente es un chip attopilot de 180 A.

Controlar una carga grande no es un paseo por el parque. Debe considerar el peligro de corrientes tan altas. ¿Cuál es la demanda de potencia de los motores? ¿Necesita considerar las condiciones de falla? Por ejemplo, si el motor se detiene, podría prender fuego a los cables o, lo que es peor, explotar la batería.
Diseñé un controlador de motor que funcionará a 12-24 V a 150 A (probablemente más alto, pero limitado por los rastros de PCB) para un carrito eléctrico para mi sobrino nieto (autista). Naturalmente, incluye varias características de seguridad. Iba a hacer dos, pero hacer un tercero costará un poco más si estás interesado en uno.
Estoy más interesado en construir esto yo mismo como un proyecto para mejorar mi habilidad, por lo que se agradecería más la información sobre cómo lo hiciste. Gracias.
Omitiste mucha información importante y relevante. ¿Son estos motores con escobillas de CC y, por lo tanto, solo tienen dos conexiones cada uno? ¿Qué corriente requerirán los motores durante la operación esperada? ¿Cuál es su corriente de bloqueo en el peor de los casos a 12 V? ¿Solo desea controlar su nivel de accionamiento en una dirección o los motores deben ser reversibles?
Lo lamento. Las clasificaciones actuales se enumeran de manera difícil de leer en el enlace y son motores con escobillas. También solo enumeré en un comentario a continuación que no me importa bidireccional. Picos en un puesto alrededor de 110A con dos conexiones cada uno.
Ignorando el inicio y la parada, 70A impondrá demandas significativas a los FET. 70A a R ohmios = I^2R ~+ 5000R Watts. Si R = 1 miliohmio FET, la disipación cuando está encendido es de 5 vatios. Eso es 5 W/miliohmios, por lo que un FET de 5 miliohmios disipa 25 vatios. Eso necesita un buen disipador y una pieza de la que estés seguro. El que especifiqué recientemente como ejemplo para otra respuesta fue del orden del derecho. Para hacer la vida más fácil, buscaría TO220 o mejores piezas, o DPAK si es valiente.
Cada motor debe consumir ~25A en condiciones normales. Si tuviera que poner dos de los siguientes nfets en paralelo en cada motor como lo describió Michael, ¿funcionaría? newark.com/international-rectifier/irf1104pbf/…
Otra pregunta, ¿debo colocar algún diodo en el circuito para evitar picos de voltaje?
Basé mi diseño en OSMC, pero solo hasta el circuito de accionamiento FET. El uso de un controlador significa que el FET pasa el menor tiempo posible en su región lineal. El resto se basa en mi propio conocimiento analógico. Hice muchos cálculos sobre las pérdidas I2R en las pistas del circuito, FET y conexiones externas (¡resulta que se requiere un perno de 10 mm!) Los FET tienen un diodo de polarización inversa incorporado, pero un TVS en todo el circuito, clasificado en 80% el Vds max del FET no saldría bien.

Respuestas (3)

No pongas todo el shebang en serie. En su lugar, implemente su circuito con cada batería conectada individualmente a un motor y luego a través de un N-FET a GND. PWM Drive en las puertas N-FET le permitirá controlar la velocidad de los motores. Use dos señales PWM para permitir el control individual de la velocidad de cada motor.

La selección de un tipo N-FET requerirá un trabajo cuidadoso. Dado que su motor puede consumir 27 A con carga normal (133 A en parada), necesitará algunas piezas robustas. Si diseña el circuito en torno a las condiciones nominales más una banda de protección, puede elegir un N-FET de 70 u 80 A. Si es así, tendrá que diseñar el circuito con alguna limitación de corriente intrínseca o agregar algún sensor de sobrecarga de corriente que se acople a las puertas FET para apagarlas cuando la corriente comience a subir demasiado. Más detalles sobre la selección de FET se ven obstaculizados por la falta de datos sobre con qué desea controlar las puertas del FET.

Tenga en cuenta que esta configuración hace que solo pueda controlar el motor en una dirección de rotación. Si necesita un control bidireccional, necesitará un puente H para cada motor que consta de cuatro FET de potencia por puente.

Con suerte, el pwm será controlado por uno o dos microcontroladores simples, y tengo un circuito integrado de detección de corriente entre el motor y la batería que puede medir la corriente y hacer que el pwm caiga si es necesario.

Los 3 MOSFET están potencialmente bien. Todos tienen un Rdson bajo, que es un factor muy importante.

Las preguntas clave incluyen:

  • ¿Cuál es la potencia nominal del motor? Esto permite calcular fácilmente la corriente de estado estable y da una idea de las corrientes de arranque.

  • ¿Qué estás conduciendo? es decir, es la carga presente durante el arranque.

  • ¿Quieres control bidireccional?

Con 2 baterías de 12 V y un motor de 12 V, puede obtener un control bidireccional con dos FEt por motor uniendo el +ve de la batería A con el -ve de la batería B y utilizando el punto de unión como tierra. Ahora tiene +/-0 12V y puede accionar un motor de cualquier manera aplicando PWMd +12V o PWMd -12V. Aplicar ambos a la vez es una muy mala idea :-).

Más respuestas si llega más información...

La potencia nominal de los motores es de 337 vatios (a 2655 rpm, 172 oz-in y 68 amperios). La carga está presente en todo momento y debería detenerse mínimamente, pero tengo un circuito integrado de detección de corriente para monitorear la corriente y reducir el voltaje si comienza a subir demasiado. No me importa demasiado el control bidireccional, y el circuito de medición de corriente es un chip attopilot de 180 A.
El sensor de corriente es el siguiente enlace. ¿Crees que es una configuración viable? sparkfun.com/products/10644

Piense en lo que sucederá en una condición de falla, en caso de que el motor se atasque o falle. Simplemente conectar una batería de automóvil de 12V a través de un par de patas a un motor de 100A no es muy sensato.

Hay un par de proyectos de construcción de viviendas que puede echar un vistazo:

Eche un vistazo a OSMC o (menos maduro) OpenReVolt .