Как диоды защищают драйвер двигателя постоянного тока H-моста?

21

Я не очень понимаю, как эти диоды в этой цепи и аналогичных схемах (например, в цепи реле) защищают схему контроллера от энергии, накопленной индуктивностью катушки. Я действительно ценю, если кто-то может графически объяснить это. (Я имею ввиду как диоды блокируют ток и тд)

Второй вопрос об этой цепи - конденсатор. что будет, если его там нет?

введите описание изображения здесь

— Мехрдад Камелзаде
источник

15

Диоды в этом приложении предназначены не для того, чтобы блокировать ток, а для того, чтобы катушки с низким импедансом проходили через них. Если такой путь не предусмотрен, то, когда питание катушки прекращается в каждом цикле, накопленная магнитная энергия должна найти путь для разряда. Это приводит к тому, что катушка выражает произвольно высокое обратное напряжение на своих концах, пока энергия не найдет способ выйти.

Результат: это высокое напряжение появляется на полевых МОП-транзисторах, которые умирают жалкой смертью.

Таким образом, диоды обеспечивают путь разряда при коротком замыкании, рассеивая эту энергию в виде тепла внутри диода.

Функция конденсатора состоит в том, чтобы действовать в качестве локального накопителя энергии, чтобы обеспечить часть энергии, требуемой двигателем во время начального пика каждого включения, и накапливать часть энергии, которая отбрасывается обратно на шину питания при каждом включении. выкл. Без конденсатора пики тока на каждом крае полностью должны обслуживаться шиной питания. Поскольку любое подключение питания будет иметь некоторое сопротивление, эти пики тока, таким образом, приводят к падению напряжения на шине питания.

Проще говоря, конденсатор сглаживает пики из-за временной потребности в энергии и временного избытка мощности, так как катушки находятся под напряжением и обесточены.

— Аниндо Гош
источник

Когда одна пара транзисторов отключается, а другая пара не включается немедленно, тогда ток «обратной ЭДС» должен протекать через С1 и / или сам источник питания. При обычном управлении ШИМ это происходит на мгновение между выключением одной пары и включением другой. Вот как я это вижу.

— Энди ака

@ Anino спасибо за ваш ответ, но я не понимаю две части этого. во-первых, что значит «умереть жалкой смертью»? во-вторых, «эти пики тока, таким образом, приводят к провалу напряжения на шине питания»?

— Мехрдад Камелзаде

@MehrdadKamelzadeh МОП-транзисторы имеют максимальные напряжения, с которыми они могут справиться, через сток и источник (фактически через любые два контакта), которые обычно указываются в таблице данных. Когда ЭДС обратной катушки превышает это значение, МОП-транзистор будет поврежден. В то время как полевые МОП-транзисторы в режиме улучшения обычно включают в себя корпусный диод, этот внутренний диод обычно недостаточно быстр / имеет достаточно низкое прямое напряжение, чтобы успешно шунтировать этот противо-ЭДС и защищать МОП-транзистор. Следовательно, внешний диод защищает МОП-транзистор от повреждения, т.е. от смерти.

— Аниндо Гош

Если наблюдается скачок в спросе на ток, этот ток вызовет кратковременное падение напряжения на шине питания, как это видно на H-мосте - это связано с эффектами индукции и сопротивления провода питания от источника питания к H-мосту. , даже предполагая бесконечно стабильный источник питания. Предоставление локального конденсатора достаточного значения сгладит эти локальные падения напряжения, т.е. провалы.

— Аниндо Гош

@AnindoGhosh ты идеальный учитель. Благодарю. Но еще один вопрос (который я обещаю быть последним;)). откуда мне знать, что он должен быть 0,1 мкФ? Есть ли способ рассчитать это?

— Мехрдад Камелзаде

8

L \frac{d я}{d T}

$L \frac{di}{dt}$

$\frac{di}{dt}$

— Скотт Сейдман
источник

когда двигатель останавливается, как вы сказали, у нас на узлах высокое напряжение. Таким образом, кажется, что путь, который он находит для разряда своей энергии, всегда проходит через D1 и D2. Когда D3 и D4 делают свою работу?

— Мехрдад Камелзаде

3

Когда скачок напряжения отрицателен. Ток может течь в любом направлении через двигатель, поэтому шип может иметь любой знак.

— Скотт Сейдман

7

Конденсатор предназначен для поглощения шума, исходящего от двигателя, который в противном случае мог бы испортить ваш источник питания. Однако 100 нФ - очень низкое значение. В зависимости от мощности двигателя я бы использовал от 10 мкФ до 100 мкФ, но также оставил бы 100 нФ.

— Сопротивление
источник

2

некоторые из вышеперечисленных верны, но диоды и конденсаторы присутствуют, так что обратная эдс / индуктивная энергия, накопленная в двигателе, отправляется обратно в крышку в качестве накопительного резервуара, энергия не рассеивается в диодах, без крышки там схема, вероятно, разрушит себя, поскольку энергии некуда будет идти, пока напряжение не достигнет точки, где будет создан разрядный путь.

— mickyblueeyes
источник