TUGAS

MATA KULIAH ELEKTRONIKA INDUSTRI

DRIVER MOTOR MOSFET

Disusun Oleh :

1. Amrizal Shidiq (05)2. Meria Noermalasari (12)3. Riyan Cahya (19)

Kelas : 3B

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRONIKA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI MALANG

MALANG

2013

DRIVER MOTOR DC MENGGUNAKAN MOSFET

Terdapat beberapa cara dalam membuat driver motor DC, salah satunya adalah

menggunakan rangkaian jembatan H atau yang lebih dikenal dengan H-Bridge. Pada catatan ini

ingin berbagi pembuatan driver motor DC dengan rangkaian H-Bridge menggunakan

mosfet. Driver motor ini dilengkapi pin Enable sehingga motor dapat dikendalikan kecepatannya

menggunakan PWM.

Pembuatan H-Bridge menggunakan mosfet p-channel dan n-channel yaitu IRF9540 dan

IRF540. Mosfet yang digunakan memiliki ratting tegangan dan arus 100 V dan 23 A untuk

IRF9540  (p-channel) serta 100 V dan 33 A untuk IRF540 (n-channel). Mosfet ini cukup

memiliki arus yang besar dan mudah dijumpai. Input motor (MIN1 dan MIN2) adalah tegangan

logic untuk mengatur polaritas motor. Penghubungan input pengaturan motor dengan H-

Bridge dan pengaturan PWM dapat dilakukan dengan penambahan transistor fast

switching (pada rangkaian ini menggunakan 2N3904 dan 2N3906). Dibutuhkannya transistor fast

switching karena sistem PWM yang membutuhkan switching yang cepat tergantung dari

pengaturan frekuensi yang digunakan. Gambar rangkaian dapat dilihat di bawah ini.

Gambar Driver Motor DC Menggunakan Mosfet dengan Pengaturan  PWM

Pada output driver dipasangkan dioda fast switching untuk mengamankan mosfet dari

arus balik yang dihasilkan motor.  Sebenarnya di dalam mosfet sendiri sudah memiliki dioda,

tetapi untuk lebih mengamankan lagi dipasangkan dioda di luar mosfet, dan yang pastinya fast

switching katena terdapat pengaturan PWM yang nanti dilakukan.

Kondisi-kondisi yang dapat dilakukan oleh driver motor ini adalah berputar searah jarum

jam, berputar berlawanan jarum jam, kondisi bebas, dan kondisi penghentian motor secara cepat

atau pengereman (pengereman pada motor ini akan dibahas pada tulisan lain). Kondisi

selengkapnya dapat dilihat pada tabel kebenaran di bawah ini.

Tabel Kebenaran Driver Motor DC

Driver motor ini sudah pernah coba pada proyek skripsi menggunakan motor DC 4 A,

dapat berjalan dengan baik dan tidak terasa panas. . Baik itu saat kondisi berputar forward,

reverse, langsung diputar balik, hingga dilakukan fast stop/brake.

Driver motor DC PWM daya besar (High Current PWM driver)

Merupakan rangkaian yang dapat digunakan untuk mengendalikan kecepatan dan arah

putaran motor dc dengan daya besar. Driver motor DC daya besar  atau High Current driver ini

menerapkan sistem Pulse Widht Modulation (PWM) untuk mengatur kecepatan motor DC.

Rangkaian dalam artikel “Driver Motor DC PWM Daya Besar (High Current PWM Driver)” ini

mampu mengontrol Motor DC dengan arus maksimal sampai 49A. Power driver motor pada

rangkaian Driver Motor DC PWM Daya Besar (High Current PWM Driver) ini menggunakan

MOSFET IRFZ44 (Max 49A) dan IRF 4905 (Max 74A) yang dirangkai secara bridge seperti

telihat pada gambar berikut.

Gambar Rangkaian High Current Bidirectional PWM DC Motor Speed Controller

Fungsi Tiap Bagian Driver Motor DC PWM Daya Besar (High Current PWM Driver)

Bagian power driver MOSFET hanya akan bekerja satu pasang saja. MOSFET Q3

dan Q6 berfungsi untuk mengatur kecepatan putaran motor DC satu arah saja kemudian untuk

mengatur arah putaran sebaliknya menggunakan MOSFET Q4 dan Q5.

Kondisi Q3,Q6 dan Q4,Q5 tersebut dikendalikan oleh IC 1C dan IC 1D. IC 1C dan IC

1D berfungsi sebagai komparator tegangan yang mendapat referensi tegangan dari rangkaian

pembagi tegangan R6, R7 dan R8.Dengan konfigurasi rangkaian seperti gambar diatas maka IC

1D akan mendapat triger apabila sinyal input lebih besar dari tegangan referensi dimana IC1C

sebaliknya.

Op Amp IC 1B berfungsi sebagai pembangkit gelombang segitiga. Dengan

besarnya frequensi tetap dan ditentukan oleh nilai R5 dan C1 yaitu 270Hz. mengurangi nilai R5

dan C1 akan menaikan frekuensi outputnya.

Tegangan Offset dikendalikan oleh potensiometer P1 melalui IC 1A. Dengan

konfigurasi IC 1A sebagai follower tegangan maka akan memberikan pengaruh kepada IC 1B

yang akan mempengaruhi level tegangan output gelombang segitiga yang dihasilkan IC 1B.

Besar kecilnya tegangan Offset akan membuat kecepatan motor berubah dan selanjutnya

berbalik arah putarnya.

Besarnya sumber tegangan untuk mengoperasikan rangkaian Driver Motor DC PWM

Daya Besar (High Current PWM Driver) ini disesuaikan dengan tegangan kerja dari motor DC

yang dikendalikan. Proses pengendalian kecepatan motor DC pada rangkaian driver motor DC

daya besar atau high current PWM driver ini dikontrol menggunakan potensiometer P1.

High Power Driver Mosfet

Muncul sebagai tidak mengherankan bahwa robot berat dan kendaraan membutuhkan

motor yang lebih besar. Motor besar umumnya memerlukan lebih banyak tegangan dan

arus. Dalam kasus segway DIY , perlu kekuatan yang cukup untuk mendorong tidak hanya

chassis tugas berat tapi berat badan juga.

Ini H-Bridge dirancang untuk menangani 12 + ampli bahwa proyek segway akan

membutuhkan. Karena menggunakan melalui lubang komponen dan satu-sisi tembaga

berpakaian, tidak memakan lebih real estate daripada kebanyakan driver dengan komponen

SMD.

Motor ini adalah 280 watt, 24 Volt motor skuter listrik. Dalam mode bebas berjalan (ada

beban yang diterapkan pada poros), motor ini menarik sekitar 1,5 Amps. Selama operasi normal,

mereka dinilai untuk menarik di lingkungan 10-12 amp. Ini jauh melebihi nilai arus dari motor

controller favorit , L298. The kompak L298 ganda driver motor hanya dinilai untuk 2 ampli,

yang mengejutkan didasarkan pada ukuran heat sink.

Motor yang lebih besar membutuhkan driver motor yang lebih besar. The L298 kompak

adalah pendorong sempurna untuk aplikasi yang lebih kecil menarik kurang dari 2

Amps. Sesuatu yang lebih dari itu, Anda akan menginginkan driver motor FET-driven.

Ada beberapa tinggi driver motor saat ini baik tersedia dari sumber-sumber

seperti Trossen Robotika atau Pololu . Namun, ini biasanya biaya hingga US $ 45 dan perlu

untuk menjaga biaya proyek ini ke minimum. Selain itu, tujuan lain dari proyek ini adalah untuk

membangun sebanyak modul dari awal sedapat mungkin.

Adapun desain driver motor, mengambil inspirasi dari jip itu Yet another H-jembatan

berbasis FET . Bahkan, sirkuit ini pada dasarnya sama dengan pengecualian dari dioda

ditambahkan. Aku semua menyerah untuk membuat driver motor sendiri sampai aku terjadi

pada desain ini.

Rangkaian adalah H-jembatan klasik dan membutuhkan 2 P-Channel MOSFET dan 2 N-

Channel MOSFET per bermotor. The "H" konfigurasi memungkinkan motor untuk didorong ke

depan dan ke belakang.

Tata letak papan ini dirancang untuk terukir dengan menggunakan metode transfer

toner. Jejak lebar dan mereka semua dapat tergores di papan tembaga berpakaian single-

sided. Ada sekitar 5 kabel jumper diperlukan.

Hal yang besar tentang sirkuit ini adalah menghilangkan risiko menembak-through

dengan mengharuskan satu input menjadi RENDAH sementara input menentang

TINGGI. Desain ini juga memungkinkan FET P-channel untuk sepenuhnya sejak sinyal PWM

diterapkan untuk transistor di luar gerbang N-Channel. Juga dikenal sebagai low-sisi switching.

The Eagle skematik dan file papan yang tersedia untuk di-download di bagian bawah posting ini.

The P-Channel FET

FET P-Channel dipicu dengan menarik gerbang ke tanah. The 10K pull-up resistor

memastikan pintu gerbang dalam keadaan off jika tidak dipicu.

Gerbang FET P-Channel yang terhubung ke kolektor dari transistor NPN. Dasar

transistor ini kemudian terhubung ke "B" mikrokontroler pin output. Ketika transistor NPN

dipicu, saat ini diperbolehkan untuk melakukan perjalanan ke tanah melalui pin mikrokontroler

"A" bila dalam keadaan LOW.

Drop tegangan ini menarik gerbang P-channel rendah yang pada gilirannya memicu

itu. Ini hanya diperbolehkan untuk terjadi ketika "B" adalah TINGGI dan "A" adalah RENDAH.

The N-Channel FET

FET N-Channel dipicu dengan menarik gerbang sampai tegangan tertentu. Pintu gerbang

dikendalikan oleh tindakan sepasang transistor. Pada dasarnya, transistor paling dekat dengan

pintu gerbang FET biasanya ON. Ini bertindak sebagai pembagi tegangan, merampok gerbang

FET semua tegangan itu. Ketika transistor ini dimatikan, tegangan penuh diterapkan ke gerbang

FET, membuka sepenuhnya. Transistor ini dikendalikan oleh transistor lain yang biasanya OFF

dan terhubung ke "B" mikrokontroler pin output. Ketika transistor ini dihidupkan, ia merampas

saat pergi ke basis transistor yang paling dekat dengan gerbang MOSFET, mengubahnya OFF.

Dan akhirnya, ada transistor yang bertindak sebagai saklar akhir untuk seluruh

rangkaian. Dasar transistor ini terhubung ke ENABLE output mikrokontroler. Ini adalah melalui

output ini bahwa sinyal PWM diterapkan.

Flyback Dioda

Dioda Flyback (juga dikenal sebagai dioda snubber) menyediakan outlet untuk "back up"

tegangan dari beban induktif seperti motor. Satu hal besar tentang FET adalah mereka sudah

datang dilengkapi dengan dioda flyback mereka sendiri.Namun, itu bukan ide buruk untuk

menambahkan Anda sendiri untuk memastikan tegangan dilepaskan secepat mungkin.Dioda

Schottky adalah pilihan yang besar untuk formulir aplikasi ini karena mereka umumnya beralih

cepat dan dapat dipicu pada arus rendah.

PWM (Pulse Width Modulation)

Kecepatan motor dikendalikan dengan menerapkan sinyal PWM ke transistor pada sisi

rendah dari h-bridge. Transistor ini pada dasarnya membentuk "AND-Gate" dengan transistor

mengendalikan gerbang N-Channel FET. Hanya ketika transistor ini berada di bersama-sama

akan beban diizinkan untuk melakukan perjalanan melalui H-jembatan. Ini beralih sisi rendah

memungkinkan P-Channel FET untuk tetap terlibat menghilangkan masalah dengan kecepatan

switching sering ditemukan dengan ini.