H-Můstek 6.8V/1A s obvodem MPC17511A
Milan Horkel
Je to další z malých budičů motorů. Tentokrát s obvodem Freescale. Zajímavá na obvodu je jeho cena a dostupnost. Stojí cca 40Kč a dá se koupit u firmy Farnell. Hodí se pro malé roboty napájené ze 4 Ni-MH článků. Podporuje PWM řízení do frekvence 200 kHz.
Technické parametry
| Parametr | Hodnota | Poznámka |
|---|---|---|
| Napájení motoru | 2.0 – 6.8V | Absolutní maximum 8.0V |
| Napájení logiky | 2.7 – 5.7V | Absolutní maximum 7.0V |
| Výstupní proud | 1A, max. 3A | Odpor spínačů typ. 0.45Ω |
| Spotřeba | max. 3mA | Logika |
| Frekvence PWM | 0-200kHz | Dovolen statický režim |
| Rozměry | 40 x 30 x 15mm | Výška nad základnou |
Popis konstrukce
Úvodem
Při pátrání po vhodných obvodech jsem narazil na webu http://www.farnell.com na tento zajímavý obvod. Je totiž levný (cca 40Kč) a přitom umožňuje dodávat proud 1A trvale a špičkově až 3A. Je to dvakrát tolik než umožňuje obvod v modulu HT675101A za polovičku peněz. Drobnou nevýhodou je to, že obvod je zapouzdřen v dost jemném pouzdru s roztečí vývodů 0.65mm.
Zapojení modulu
Modul je osazen dvojicí obvodů MPC17511A aby stačil jedem modul pro dva motory. Obvody jsou malinké a tak i modul je malinký. Je samozřejmě možné osadit jen obvod jeden.
Protože má obvod zvlášť vyvedeno napájení pro motor a pro logiku, je možné motor napájen přímo z baterií a řídící mikroprocesor ze stabilizátoru nebo jiné baterie. Napětí logiky může být v rozsahu 2.7 až 5.7V. Výkonový výstup spíná podle pravdivostní tabulky.
Kromě výkonového výstupu OUT1 a OUT2 je vyveden jeden samostatný budič pro buzení tranzistoru N‑FET zapojeného v kladné větvi. Tento tranzistor „navíc“ není na modulu umístěn protože ho moc nepotřebujeme. Obvod obsahuje nábojovou pumpu a vyrábí si kladné napětí cca 13V pro buzení horních tranzistorů jak v můstku tak i externího tranzistoru v kladné větvi.
Napájecí obvodu jsou doplněny ochrannými diodami proti přepólování. Předpokládá se, že napájecí proud je omezen což při napájení z akumulátorů nemusí být splněno a tak proto pozor na polaritu napájení. Zenerova dioda v napájení pro motor je zde proto, aby omezila napětí na napájecí větvi když někdo zatočí motorem při odpojeném napětí. Motor vyrábí napětí a toto napětí se přes diody v H-Můstku dostane na napájecí nožičku a nesmí být větší než cca 8V.
Zapojení obvodu MPC17511A
Je zajímavé, že v katalogovém listu jsou rozporné údaje. Pozor tedy na to. Například první verze katalogu měla dokonce špatný výkres pouzdra. Naštěstí obvody přišly dříve, než jsem udělal plošný spoj. Nejasnost u napájecích napětí však přetrvává. Doporučuji spíše věřit datům v tabulce než v obrázku. Koukněte se do aktuálního katalogového listu na webu http://www.freescale.com .
Rušení od motoru
Motor s komutátorem je vydatný zdroj rušení a často způsobuje zasekávání řídícího procesoru nebo zmatené fungování. Je nezbytné motor opatřit alespoň základním odrušením tak, že se přímo k motoru, na jeho vývody umístí odrušovací kondenzátor. Používá se obyčejný keramický o hodnotě obvykle 4n7.
Když to nestačí je třeba použít odrušovací tlumivky z několika závity drátu na kousku feritu. Zapojují se do série z přívody k motoru. Když se ještě hračky dělali poctivě tak to u každého motoru bylo.
Dále je vhodné oddělit napájení procesoru od napájení motoru. V extrémním případě lze použít dva zdroje (baterie). Obvykle postačuje elektroniku napájen přes filtr (RC nebo lépe LC) a stabilizátor. Pozor na dobré propojení výkonové země z H-Můstků k baterii. Zem elektroniky připojíme na zem H-Můstku, ne na baterii. Eliminuje se tak rušení způsobené úbytkem na spojení mezi H-Můstkem a baterií.
Mechanická konstrukce
Jedná se o standardní modul do stavebnice MLAB s rohovými šrouby.
Osazení a oživení
Osazení
Z vrchní stran jsou jen hřebínky a šrouby. Ze spodní strany jsou SMD součástky. Nejdříve se pájí integrované obvody protože je užitečné, když nám nic překáží. Používáme minimum pájky a vhodné prstovité tavidlo pro SMD. Katody diod a + konce kondenzátorů mají zakulacený obrys.
| Reference | Hodnota |
|---|---|
| Odpory | |
| R1, R2, R3 | 100k |
| Keramické kondenzátory | |
| C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11 | 100nF |
| Elektrolytické kondenzátory | |
| C1 | 33uF/10V |
| Diody | |
| D1, D2 | 1N4007SMD |
| Zenerovy diody | |
| D3 | BZV55C8.2SMD |
| Integrované obvody | |
| U1, U2 | MPC17511AEV |
| Mechanické součástky | |
| J1, J2, J4, J6, J8, J10 | JUMP2X3 |
| J3, J5, J7, J9 | JUMP2 |
| Konstrukční součástky | |
| 4 ks | Šroub M3x12 křížový s válcovou hlavou |
| 4 ks | Podložka M3, pozinkovaná |
| 4 ks | DI5M3X05 distanční sloupek M3x5 |
Oživení
Připojíme na napájecí zdroj s omezením proudu a postupně zvyšujeme napětí na cca 5V. Pak už stačí připojit malý motorek, třeba z CD mechaniky, a ověřit funkčnost podle pravdivostní tabulky.
Chyby a náměty
Nic není dokonalé a tak ani tento design není výjimkou. Vzhledem k tomu, že v obvodu MPC nejsou na vstupech IN1 a IN2 odpory zajišťující definovaný stav, je vhodné (nikoli nutné) doplnit je dodatečně. Stav L na obou vstupech znamená odpojený výstup, proto se dávají odpory do země. Stačí hodnota 100kΩ. Více napoví detailní obrázek. Osazují se celkem 4 kusy.
.
Příště si na to dám pozor…