Kontrol Kecepatan Motor dengan MOSFET

Ada banyak aplikasi MOSFET dari sektor industri hingga peralatan rumah tangga seperti pengatur kecepatan motor, peredupan lampu, penguatan & pengalihan sinyal elektronik dalam perangkat elektronik, sebagai inverter, penguat frekuensi tinggi, dan masih banyak lagi. Umumnya, ini tersedia dalam berbagai ukuran untuk memenuhi berbagai kebutuhan proyek elektronik. MOSFET digunakan kapan pun kita perlu mengontrol tegangan & arus besar dengan sinyal kecil. Artikel ini memberikan informasi singkat tentang salah satu aplikasi MOSFET seperti cara mendesain a kontrol kecepatan motor dengan MOSFET .

Kontrol Kecepatan Motor dengan MOSFET

Dalam masyarakat modern, pengatur kecepatan motor listrik ada dimana-mana karena penting untuk mesin yang berbeda. Fungsi & kinerja motor listrik yang dibutuhkan sangat beragam. Jika kita fokus pada bagian pengatur kecepatan motor, pengatur kecepatan motor stepper & servo dapat dilakukan dengan rangkaian pulsa sedangkan pengatur kecepatan motor DC & induksi brushless dapat dilakukan dengan tegangan DC atau resistor eksternal. Saat ini di banyak industri, motor listrik digunakan sebagai sumber tenaga yang sangat diperlukan. Namun pengendalian kecepatan motor diperlukan karena berpengaruh langsung terhadap pengoperasian mesin, kualitas & hasil pekerjaan.

Tujuan utama dari ini adalah untuk merancang sirkuit mengendalikan kecepatan motor DC dengan MOSFET. MOSFET adalah jenis transistor, digunakan untuk memperkuat atau mengalihkan tegangan dalam rangkaian. Jenis MOSFET yang digunakan pada rangkaian ini adalah MOSFET mode peningkatan yang hanya bekerja pada mode peningkatan. Artinya transistor ini akan dimatikan setiap kali tidak ada tegangan yang diberikan ke terminal gerbang & akan ON setiap kali ada tegangan yang diberikan. Sehingga menjadikan transistor ideal untuk digunakan seperti saklar untuk mengendalikan motor DC.

Motor DC digunakan dalam berbagai aplikasi seperti robot, peralatan, mainan, dll. Jadi dalam banyak aplikasi motor DC, kontrol kecepatan & arah motor sangat penting. Disini kami akan menjelaskan bagaimana merancang pengontrol motor DC sederhana dengan MOSFET.

Komponen yang Diperlukan:

Komponen yang dibutuhkan untuk membuat pengontrol motor DC ini antara lain baterai 12V, 100K potensiometer , IRF540N E-MOSFET, motor DC, dan saklar.

Koneksi:

Hubungan pengatur kecepatan motor DC ini dengan EMOSFET IRF540N ikuti sebagai;

Terminal gerbang E-MOSFET IRF540 dihubungkan ke potensiometer, terminal sumber dihubungkan ke kabel positif motor, dan terminal pembuangan MOSFET dihubungkan ke terminal positif baterai melalui sakelar.

Kabel negatif motor dihubungkan ke terminal negatif baterai.

Terminal keluaran potensiometer dihubungkan ke terminal gerbang MOSFET, GND dihubungkan ke terminal negatif baterai melalui kabel negatif motor, dan pin VCC dihubungkan ke terminal positif baterai melalui terminal pembuangan MOSFET dan beralih.

Bekerja

Setelah sakelar 'S' ditutup, suplai tegangan pada terminal gerbang MOSFET menyebabkan suplai arus dari terminal drain (D) ke sumber (S). Setelah itu arus mulai mengalir ke seluruh motor DC & motor mulai berputar. Besarnya arus yang disuplai ke motor DC dapat diatur secara sederhana hanya dengan mengatur potensiometer, setelah itu mengubah tegangan yang diberikan pada terminal gerbang MOSFET. Jadi kita dapat mengontrol kecepatan motor DC dengan mengontrol tegangan pada terminal gerbang di MOSFET. Untuk meningkatkan kecepatan motor DC, kita harus meningkatkan tegangan yang diberikan pada terminal gerbang MOSFET.

Di sini, rangkaian pengontrol motor DC berbasis IRF540N MOSFET dirancang untuk mengontrol kecepatan motornya . Rangkaian ini dirancang sangat sederhana dengan menggunakan MOSFET & potensiometer. Kita dapat mengontrol kecepatan motor hanya dengan mengontrol tegangan yang diberikan pada terminal gerbang MOSFET.

Keuntungan MOSFET untuk Kontrol Kecepatan Motor:

Transistor memainkan peran mendasar dalam rangkaian kontrol kecepatan motor, dan MOSFET (Transistor Efek Medan Logam-Oksida-Semikonduktor) sering kali lebih disukai daripada jenis transistor lain seperti BJT (Transistor Persimpangan Bipolar) dan IGBT (Transistor Bipolar Gerbang Terisolasi) karena beberapa alasan . Pada artikel ini, kita akan mengeksplorasi keuntungan dan aplikasi penggunaan MOSFET untuk kontrol kecepatan motor dibandingkan transistor lainnya.

• Efisiensi tinggi :
  • MOSFET menunjukkan resistansi yang sangat rendah (RDS(on)), sehingga menghasilkan disipasi daya minimal dan efisiensi tinggi dalam rangkaian kontrol motor.
  • Efisiensi tinggi ini berarti lebih sedikit panas yang dihasilkan, mengurangi kebutuhan akan sistem pendingin yang rumit, sehingga MOSFET cocok untuk aplikasi berdaya tinggi.
• Kecepatan Peralihan Cepat :
  • MOSFET memiliki kecepatan peralihan yang sangat cepat, biasanya dalam kisaran nanodetik.
  • Respon cepat ini memungkinkan kontrol kecepatan dan arah motor secara presisi, sehingga cocok untuk aplikasi yang memerlukan perubahan cepat.
• Daya Penggerak Gerbang Rendah :
  • MOSFET memerlukan daya penggerak gerbang minimal untuk beralih antara keadaan hidup dan mati.
  • Karakteristik ini meminimalkan daya yang dibutuhkan untuk mengendalikan transistor, sehingga menghasilkan sistem kendali motor yang hemat energi.
• Tidak diperlukan arus gerbang :
  • Tidak seperti BJT, MOSFET tidak memerlukan arus gerbang kontinu untuk tetap berada pada kondisi aktifnya, sehingga mengurangi konsumsi daya rangkaian kontrol.
  • Hal ini khususnya menguntungkan dalam aplikasi bertenaga baterai yang mengutamakan efisiensi energi.
• Toleransi Suhu :
  • MOSFET dapat beroperasi pada rentang suhu yang luas, sehingga cocok untuk lingkungan yang sangat dingin dan panas.
  • Fitur ini berharga dalam aplikasi seperti sistem otomotif dan mesin industri.
• Mengurangi EMI :
  • MOSFET menghasilkan lebih sedikit interferensi elektromagnetik (EMI) dibandingkan dengan BJT dan IGBT.
  • Hal ini penting dalam aplikasi di mana EMI dapat mengganggu perangkat atau sistem elektronik terdekat.

Aplikasi Pengendali Kecepatan Motor dengan MOSFET :

• Kendaraan Listrik (EV) dan Kendaraan Hibrida :
  • MOSFET umumnya digunakan dalam sistem kendali motor kendaraan listrik dan hibrida.
  • Mereka menawarkan kontrol yang efisien dan presisi terhadap motor listrik, berkontribusi pada peningkatan kinerja dan jangkauan kendaraan.
• Otomasi Industri :
  • Di industri, kontrol kecepatan motor berbasis MOSFET digunakan untuk ban berjalan, lengan robot, dan sistem otomatis lainnya.
  • Kecepatan peralihan MOSFET yang cepat memastikan kontrol yang tepat dan responsif dalam proses manufaktur.
• Peralatan Rumah Tangga :
  • MOSFET ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti mesin cuci, AC, dan kipas untuk pengatur kecepatan motor.
  • Efisiensi dan pembangkitan panas yang rendah menjadikannya ideal untuk peralatan hemat energi.
• Sistem HVAC :
  • Sistem Pemanasan, Ventilasi, dan Pendingin Udara (HVAC) memanfaatkan MOSFET untuk mengontrol kecepatan motor pada kipas dan kompresor.
  • Hal ini berkontribusi terhadap penghematan energi dan pengaturan suhu yang tepat.
• Penggerak Drone :
  • Drone memerlukan kontrol kecepatan motor yang efisien untuk menjaga stabilitas dan kemampuan manuver.
  • MOSFET lebih disukai di sirkuit kontrol motor drone karena bobotnya yang rendah dan efisiensinya yang tinggi.
• Sistem Pendingin Komputer :
  • MOSFET digunakan pada kipas pendingin komputer untuk menyesuaikan kecepatan kipas berdasarkan suhu, memastikan kinerja pendinginan optimal dengan kebisingan minimal.
• Kereta Listrik dan Lokomotif :
  • MOSFET digunakan dalam sistem kendali motor kereta listrik dan lokomotif untuk mengatur kecepatan dan arah secara efisien.
• Sistem Energi Terbarukan :
  • Turbin angin dan sistem pelacakan surya menggunakan MOSFET untuk mengontrol kecepatan motor, mengoptimalkan pembangkitan energi.

Singkatnya, MOSFET menawarkan banyak keuntungan untuk kontrol kecepatan motor, termasuk efisiensi tinggi, kecepatan peralihan yang cepat, kebutuhan daya penggerak gerbang yang rendah, dan pengurangan EMI. Keunggulan ini menjadikannya pilihan utama dalam berbagai aplikasi, mulai dari kendaraan listrik dan otomasi industri hingga peralatan rumah tangga dan sistem energi terbarukan. Fleksibilitas dan keandalan MOSFET menjadikannya landasan teknologi kontrol motor modern.