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LAYOUT DELL’AZIONAMENTO
Il layout di potenza Il dissipatore in alluminio necessario a dissipare la potenza persa dal modulo di potenza e dal ponte a diodi trifase ha una resistenza termica di 0,3°C/W e delle dimensioni di 30cm per 20cm. Queste dimensioni sono adatte per poter ospitare, oltre ai moduli dei semiconduttori, anche la resistenza di frenatura ed il condensatore di filtro da 385V 1000uF. Quindi il dissipatore, oltre a svolgere il suo ruolo, canonico, di evacuazione del calore, ha la funzione di supporto meccanico per il resto dei componenti del convertitore. Il modulo di potenza, un ponte trifase ad IGBT, è fissato al dissipatore tramite serraggio a viti. Sopra di esso è montata una scheda millefori, sulle cui piste sono saldati i terminali del modulo, sia quelli di potenza che di segnale. Sulla faccia
superiore della scheda sono posti dei morsetti a vite, tre per ogni terminale di potenza, ed uno per ogni terminale di segnale. Sopra il modulo di potenza sono montati a sandwitch le schede elettroniche necessarie al pilotaggio del modulo.
Scheda Gate Driver Il circuito di pilotaggio dei gate è alloggiato su una scheda Eurocard montata a sandwitch immediatamente sopra il modulo di potenza. I conduttori su cui scorrono le correnti di gate sono infatti percorsi da correnti di ampiezza anche superiore ad 1A e che hanno una frequenza di 20kHz. Per limitare l’entità dei disturbi elettromagnetici generati da queste correnti si è posta la scheda dei driver dei gate il più vicina possibile al modulo di potenza. Su questa scheda sono alloggiati, su 5 file, i componenti necessari al pilotaggio dei gate dei 4 tasti costitutivi il chopper più il tasto del ramo di frenatura. Il circuito dei tasti alti è costituito dal driver di gate Motorola MC33153, dai due fotoaccoppiatori 6N137 e dalla circuiteria di bootstrap, essenzialmente da due condensatori elettrolitici da 220uF, un diodo superveloce e da un diodo zener. Il
primo condensatore è alimentato, attraverso il diodo, a 24V. L’anodo di questo condensatore alimenta, attraverso una resistenza da 150Ohm, un diodo zener a 18V, che ha in parallelo il secondo condensatore. Questa circuiteria garantisce l’alimentazione ininterrotta all’IC MC33153 anche quando la tensione flottante dell’emettitore del tasto pilotato sale allo stesso potenziale del morsetto positivo del motore. I quattro fotoaccoppiatori relativi ai due tasti alti del ponte hanno anch’essi una alimentazione bootstrap a 5V, costituita semplicemente da un diodo, un condensatore ceramico ed uno elettrolitico di immagazzinamento dell’energia. I circuiti del pilotaggio dei tasti lato basso del ponte si differenziano per l’assenza dei diodi di bloccaggio delle sovratensioni per l’alimentazione a 24V e per l’assenza del circuito di bootstrap a 5V per i fotoaccoppiatori. Infatti i driver lato basso hanno la massa che non è flottante, ma è la stessa delle alimentazioni, cioè il lato negativo del Bus Bar.
Il circuito a monte del gate driver tasto del ramo di frenatura si differenzia nettamente dagli altri. Il segnale di accensione del tasto del
ramo di frenatura non proviene infatti dal microcontrollore, ma è gestito completamente attraverso componenti analogici. Attraverso un partitore resistivo la tensione ai capi del condensatore è portata all’ingresso invertente di un comparatore LM311. L’uscita di questo comparatore è connessa all’ingresso logico invertente del MC33153.
Scheda di alimentazione La scheda di alimentazione ospita i tre
trasformatori doppio secondario rispettivamente, 2x6V, e due da 2x12V. Questa
scheda è alimentata a 230V monofase. I secondari dei trasformatori alimentano dei ponti di Graetz integrati, di portata di corrente 1A, che alimentano, lato continua, dei condensatori di filtro da 1000uF, con in parallelo dei condensatori ceramici da 330nF. L’anodo dei condensatori è connesso al pin INPUT dei regolatori di tensione lineari del tipo L7800 e L7900, forniti di dissipatore di resistenza termica 5°C/W isolato tramite foglio di mica dalle parti in tensione. Le uscite dei regolatori di tensione e le masse sono connesse dei morsetti a vite. Questa scheda è posta a sandwitch tra la scheda dei Gate Driver e la
scheda di controllo. L’aver adottato la tecnica bootstrap per l’alimentazione dei driver di gate ha consentito di contenere la dimensione di questa scheda ad una millefori formato Eurocard 100mmx160mm.
Scheda di controllo La scheda elettronica, denominata “di controllo”, ospita i due microcontrollori PIC16F877, il “Bridge Controller”, che gestisce il pilotaggio dei tasti di potenza, ed il “Display Driver”, che acquisisce, tramite comunicazione parallela, il valore della velocità di riferimento ed esegue le operazioni necessarie per visualizzarla sul display in formato decimale e nella giusta scala. Questa scheda è posta a sandwitch sopra tutte le altre per due motivi: il primo è di distanziarla il più possibile dalla parte di potenza, generatrice di disturbi elettromagnetici, in modo da assicurare il corretto funzionamento dei circuiti logici; il secondo motivo è che in questo modo è stato possibile realizzare direttamente a bordo di questa scheda la tastiera ed il display di interfaccia con l’operatore.
