Continuando...
Quando o chopper fornece uma corrente de 1,2A ao motor, a queda de tensão é de 6V, já que a resistência do motor permanece constante. A diferença é que não existe resistor limitador de corrente, vulgo lastro.
Se a corrente que saísse da fonte for a mesma que vai pro motor, a potência entregue pela fonte seria de:
Pfonte = Vfonte * Ifonte => Pfonte = 40V * 1,2A = 48W
Sendo que 7,2W (6V * 1,2A) seriam entregues ao motor e a diferença (40,8W) ao driver, da mesma forma que uma phase driver.
Ainda olhando pela potência, teríamos:
Pfonte = Pdriver + Pmotor
Ou seja, a potência entregue pela fonte será "consumida" pelo driver e pelo motor. Se a corrente da fonte for a mesma do motor, teríamos:
Pfonte = Pdriver + Pmotor => 40,8W = Pdriver + 7,2W => Pdriver = 40,8W
Exatamente igual à conculsão anterior! Como disse Sir Jorge, "A Lei de Ohm ainda não foi revogada"
O chopper consumiria (dissiparia em forma de calor) EXATAMENTE a mesma potência que o resistor de lastro dissipa. Como o driver não dissipa esta potência (não faz sentido fazer um circuito mais complexo para dar na mesma), a potência fornecida pela fonte TERIA que ser menor.
Se isso for realmente verdade, a fonte tem que fornecer menos corrente do que a do motor, pois a tensão da fonte continua sendo de 40V :shock:
Olhando um pouco mais fundo num chopper, quem chaveia a corrente entregue ao motor é um transistor (bipolar ou fet) que só conduz ou não conduz (ligado ou desligado). É um funcionamento bem diferente que um amplificador de som, por exemplo, que funciona na região linear, ou seja, ele amplifica infinitos valores de tensão da entrada.
E por que o transistor funciona assim no chopper?
De volta à lei de Ohm: A potência é calculada pela queda de tensão de um componente (ou circuito) multiplicada pela corrente que passa por ele. Num chopper temos quatro condições possíveis de um transistor:
1) O transistor não está conduzindo: a corrente que passa por ele é nula, e a potência dissipada idem;
2) O transistor está conduzindo: a potência dissipada por ele é a queda de tensão sobre ele multiplicada pela corrente. Como um transistor tem uma queda de tensão extremamente pequena quando está conduzindo, a potência dissipada por ele nesta etapa é muito pequena, quando comparada ao motor. Como exemplo, 0,2V num bipolar e uns 0,5V (Rds*I => 0,4ohms * 1,2A) num MOSFET. A potência dissipada será em torno de 0,5V * 1,2A = 0,6W.
3) O transistor está transitando entre não condução e condução: A queda de tensão diminui rapidamente, enquanto a corrente aumenta rapidamente. A potência dissipada pelo transistor nesta etapa é relativamente grande, porém durante um tempo extremamente curto. E quanto menor for o tempo de chaveamento do transistor, menos potência será dissipada. Este é o motivo da predileção por transistores rápidos (FETs, MOSFETs e outros) em detrimento dos não tão rápidos (bipolares). Para exemplificar, os fets do Smile possuem tempos de chaveamento da ordem de 200ns (0,0000002 segundos).
Como a tensão em cima do transistor cai de 40V a 0,5V rapidamente, a tensão média será de (40V + 0,5V) / 2 = 25,25V (supondo uma queda linear), e a corrente é de, aproximadamente, 4A constante (constância causada pela bobina do motor). Sendo assim, a potência dissipada nesta etapa é de 25,25V * 4A = 81W.
4) O transistor está transitando entre condução e não condução: Idem ao anterior. Somados os tempos das duas últimas etapas (supondo o mesmo tempo de transição), teríamos (2 * 0,2us = 0,4us), equivalente a 1% (0,4us / (1/25KHz)) do tempo total.
Juntando as quatro etapas acima, a maior parte do tempo o transistor fica na condução ou na não condução (99% do tempo), pois a transição precisa ser extremamente rápida. O tempo de condução é, APROXIMADAMENTE, a mesma proporção entre a tensão do motor em relação à da fonte, ou seja,
6V / 40V = 15%
Tentando calcular a potência dissipada pelo transistor, teríamos que:
Ptr = (85% * 0W (etapa 1) + 15% * 0,6W (etapa 2)) * 0,99% + 1% * 81W (etapas 3 e 4)= 0,9W
Outro componente que dissipa bastante potência no driver é o diodo que fica em anti-paralelo com o transistor, garantindo que a corrente permaneça constante no tempo em que o transistor da outra ponta da mesma bobina não está conduzindo. A potência dissipada por este diodo é de, aproximadamente:
Pd = 0,7V * 4A * 85% = 2,38W
Colocando tudo no mesmo saco, teremos que:
Pdriver = Ptr + Pd = 0,9W + 2,38W = 3,28W
Vamos arredondar para 4W para tentar englobar outras perdas.
Comparando com os 7,2W do motor, o consumo do driver é bem menor, e são estes 2 componentes que, de longe, que mais dissipam potência num driver (repare que, geralmente, só eles tem dissipador).
Voltando ao conjunto fonte-driver-motor, o driver TENDE a consumir muito menos que o motor propriamente dito. Sendo assim, pela equação:
Pfonte = Pdriver + Pmotor = 4W + 7,2W = 11,2W
Ou seja, a potência fornecida por uma fonte de um chopper é bem menor do que a de uma phase driver (40,8W). Como a potência é a tensão multiplicada pela corrente e a tensão da fonte é assumida constante (40V), chegamos a conclusão que:
Ifonte = Pfonte / Vfonte = 11,2W / 40V = 0,28A
Ou seja:
A fonte de alimentação de um chopper fornece BEM MENOS CORRENTE (0,28A) do que a corrente que alimenta o motor (4A). Nestas contas aproximadas, 7% da corrente do motor. Mesmo que tenha aproximado demais alguns cálculos ou valores, continua sendo muito menor :shock:
E, como estamos analisando pela soma das potências, quanto maior a tensão da fonte, menor será a corrente que ela precisa fornecer a um chopper, tal como acontece num transformador.
Logo, se a corrente que a fonte deverá fornecer é menor do que a do motor, não vejo razão de especificar a mesma corrente do motor para a fonte.
Teorias a parte, estes dias medi a corrente que saía da fonte daqui de casa (postei em
http://www.guiacnc.com.br/viewtopic.php?t=64&postdays=0&postorder=asc&start=405):
"
Por falar em corrente da fonte de alimentação, acabei de dar uma de São Tomé e fui verificar se falei muita besteira no outro tópico.
Configurei o Smile para fornecer 2A numa única fase do motor Nema34 e fui medir a corrente QUE SAI DA FONTE.
Em 12V, forneceu 0,51A
Em 37V, forneceu 0,25A
Obs: Estas medidas servem somente para referência, pois as tensões da fonte e a corrente do motor foram medidos através de um divisor resistivo (precisão de 5%) e lidos pelo conversor A/D do DSP"
Ou seja, comprovando a teoria, a fonte forneceu bem menos corrente do que os 2A fornecidos ao motor, e na fonte de maior tensão forneceu menos corrente ainda.
Toc, toc, toc... Ainda tem alguém acordado aí?
Acho que sou o último da sala.
Clic (desligando a luz)
Abraços,
Rudolf
