Devido à alta corrente do motor, 4 desses componentes foram conectados em paralelo.
O circuito completo do controlador pode ser visualizado na Figura 5.
O circuito integrado CI1 é um amplificador operacional quádruplo (LM324), com sua seção “A” funcionando como um integrador, trabalhando em conjunto com a seção “B”, que é um comparador com histerese.
Ambos formam um oscilador de relaxação, gerando uma onda triangular bem linear e com a Frequência aproximada de 500 Hz, que é a frequência de comutação do PWM.
Essa onda é enviada à seção “C” de CI1, funcionando como um comparador sem histerese, que compara a onda triangular com uma tensão contínua variável através do potenciômetro P1 de 1kΩ Linear. A saída, no pino 7, é uma onda quadrada modulada em largura de pulso (PWM).
Devido ao baixo “Slew Rate” do amplificador operacional, essa onda quadrada possui tempos de subida e descida muito grandes, aumentando a dissipação nos MOSFETs em virtude do longo tempo de permanência na região ativa.
Para tornar a comutação mais rápida e reduzir a perda de energia e a temperatura durante a transição entre “on” e “off” dos MOSFETs, essa onda quadrada foi enviada a um “Schmitt Trigger”, um circuito integrado CMOS do tipo CD4093, de forma a reduzir os tempos de subida e descida dos pulsos, reduzindo assim a potência dissipada nos MOSFETs.
A saída deste CI, tomada no seu pino 4, é, então, ligada aos 4 “Gates” dos MOSFETs, que estão ligados em paralelo, e que, por sua vez, comutam a corrente que passa pelo motor, variando o valor médio da sua tensão de alimentação e, assim, a sua velocidade, que pode ser controlada continuamente entre zero e o seu valor máximo.
Cada um desses MOSFETs deve ser montado em um dissipador de calor adequado, com ventilação forçada, para manter a sua temperatura em um nível seguro de funcionamento. A figura 3 mostra o dimensionamento de cada dissipador.
No protótipo, por questões de disponibilidade, foram usados 4 “coolers” do tipo usado em CPUs de computadores, como mostra a Figura 4 (foto).
Como o amplificador operacional necessita de uma tensão de alimentação simétrica, que a bateria não pode fornecer, foi utilizado um divisor de tensão, que divide a tensão de 12V em duas tensões, de +6V e –6V, com um terra virtual, necessárias ao perfeito funcionamento do LM324.
Os dois diodos SKN 26/08 instalados em paralelo com o motor e próximos a ele possuem a chamada função de “Freewheeling” ou “Flyback” e são utilizados para proteger os MOSFETs do pico de tensão inversa gerada pela autoindutância do motor no momento do desligamento da corrente.
