Controle PWM para motores DC até 3 A (MEC151)

Descrevemos a montagem de um eficiente controle de motores PWM pra tensões de 9 a 15 V, com corrente máxima de 3 A. Este circuito pode servir para operar diretamente com motores ou caixas de redução.

Já abordamos em diversos artigos o principio de funcionamento dos controles PWM que são muito melhores que os controles lineares que apresentam perdas.

Se quiser saber mais sobre o princípio de funcionamento desses controles, que é o mesmo do circuito apresentado neste artigo veja: ALM442 – PWM

Como Funciona

No nosso circuito, o que fazemos é o controle tradicional, alterando o ciclo ativo de um sinal retangular de acordo com a potência que desejamos aplicar ao motor.

Na figura 1 mostramos que num controle por pulsos, o que importa é a área da figura abrangida pelo gráfico, pois ela determina a potência aplicada.

Figura 1 – As áreas sob (A) e (B) são iguais, indicando a mesma potência

Assim, para controlar a potência aplicada, basta gerar um sinal retangular e alterar a largura dos pulsos, ou ainda sua separação, conforme mostra a figura 2.

Figura 2 – Alterando a potência

Para gerar os sinais com ciclos ativos que possam ser controlados utilizamos uma das portas disparadoras do circuito integrado 4093, conforme mostra a figura 3.

Figura 3 – Alterando o ciclo ativo de um oscilador 4093

Neste circuito, a corrente de carga do capacitor é feita por um diodo e ela determina o tempo em que o sinal de saída fica no nível alto.

Por outro lado, a descarga é feita pelo outro diodo, que determina o tempo em que a saída fica no nível baixo.

Como são os resistores associados a estes diodos que determinam os tempos, se um deles for variável, podemos controlar tanto a duração dos pulsos como a separação.

É justamente isso que fazemos em nosso circuito, ligando em série com um deles um potenciômetro de controle, que será o controle de velocidade.

O sinal gerado por este circuito é amplificado digitalmente e aplicado a um transistor que comuta um regulador integrado LM350T.

Este regulador de 3 terminais pode controlar correntes até 3 A, sendo então modulado digitalmente pelo oscilador.

Na saída temos então pulsos de tensão que podem ser aplicados a uma carga até 3 A.

Montagem

Na figura 4 temos então o diagrama completo do controle PWM.

Figura 4 – Diagrama do controle PWM

Na figura 5 temos uma sugestão de placa de circuito impresso para a montagem.

Figura 5 – Sugestão de placa para a montagem

O circuito integrado LM350T deve ser dotado de um dissipador de calor apropriado.

Para os demais componentes observe as posições do circuito integrado 4093, do transistor e dos diodos.

Os resistores são de 1/8 W e o potenciômetro pode ser lin ou log.

Prova e Uso

Para testar, ligue na saída um motor de 6 a 15 V com corrente máxima de 3 A.

Alimente o circuito com a tensão nominal do motor e vá ajustando P1 para verificar a velocidade, retocando o ponto de mínimo em P2 (trimpot).

Se o motor tender a vibrar muito, o que pode ocorrer em alguns casos, altere o valor de C2, operando em outra faixa de frequências.

Comprovado o funcionamento, é só utilizar, respeitando os limite de corrente do circuito.

O circuito também pode operar como dimmer para elementos de aquecimento e lâmpadas incandescentes ou sequências de LEDs com resistores de redução.