ทำไมไม่ไดโอด flyback ในแหล่งจ่ายไฟเสียหายจากสะพาน H?


9

ฉันกำลังเรียนรู้เกี่ยวกับการขับมอเตอร์ DC ขนาดเล็ก (~ 5V) การวิจัยของฉันจนถึงตอนนี้ชี้ให้เห็นว่า L298N อาจเป็นทางเลือกที่ดีในการเริ่มต้นใช้งานได้อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตามฉันยังพยายามที่จะเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้น (เช่น H-bridge ภายใน) และมีบางอย่างที่ไม่ชัดเจนสำหรับฉัน ตัวอย่างวงจรในแผ่นข้อมูลในหน้า 6 ใช้ไดโอด flyback สี่ตัวในการกำหนดค่าที่ดูเหมือนจะเป็นเรื่องปกติสำหรับ H-bridges (เนื่องจากไซต์อื่น ๆ แนะนำให้ใช้วงจร H-bridge ที่คล้ายกัน) การกำหนดค่าโดยละเลย L298N สักครู่ดูเหมือนว่านี่:

ทีนี้ถ้าฉันเข้าใจอย่างถูกต้องไดโอดเหล่านี้จะให้ทางสำหรับมอเตอร์เพื่อให้กระแสไฟไหลเมื่อมอสเฟตถูกปิดเพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ เส้นทางสำหรับปัจจุบันนี้ แต่ดูเหมือนว่าจะไปทางขวาผ่านแหล่งพลังงานในทิศทางตรงกันข้าม นั่นคือตรงกันข้ามเมื่อเทียบกับทิศทางของกระแสที่แหล่งจ่ายไฟตามปกติ ดังแสดงในรูปด้านล่าง

ตั้งแต่ฉันค่อนข้างใหม่ในโลกของอิเล็กทรอนิกส์นี้ดูเหมือนว่าจะทำสิ่งแปลก ฉันเข้าใจว่ามันใช้กับกระดาษได้ถ้าแหล่งพลังงานเป็นแหล่งจ่ายแรงดันคงที่ที่เหมาะสมที่สุด แต่สิ่งนี้ปลอดภัยจริงหรือไม่? สมมติว่าฉันใช้แบตเตอรี่อัลคาไลน์สองสามตัวเพื่อขับเคลื่อนโครงการของฉันจากนั้นกระแสย้อนกลับนี้ดูเหมือนจะเป็นการชาร์จใหม่ และหน้า Wikipediaเกี่ยวกับแบตเตอรี่อัลคาไลน์พูดว่า:

ความพยายามในการชาร์จอาจทำให้เกิดการแตกหรือการรั่วไหลของของเหลวอันตรายซึ่งจะกัดกร่อนอุปกรณ์

หรือถ้าฉันใช้แหล่งจ่ายไฟในห้องปฏิบัติการหรือแม้แต่ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าเป็นแหล่งจ่ายแรงดัน วิธีจัดการกระแสย้อนกลับเหล่านี้ไม่สมเหตุสมผลสำหรับฉันและฉันกังวลว่าฉันอาจระเบิดอุปกรณ์ของฉัน .. ใครบางคนสามารถสอนฉันเกี่ยวกับสาเหตุที่วงจรด้านบนมีความปลอดภัยจริงหรือ และถ้ามันไม่ปลอดภัยแล้วทำไมมีเว็บไซต์จำนวนมากแนะนำและฉันควรใช้วงจรอะไรแทน


4
FYI, มีเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ในตลาดที่คาดว่าจะทำงานกับเซลล์อัลคาไลน์แบบใช้แล้วทิ้งได้ บางคนอ้างว่าคุณสามารถใช้เซลล์อัลคาไลน์ซ้ำได้หลายสิบครั้ง คนอื่นพูดสองหรือสามครั้ง YMMV แต่สิ่งที่ฉันพูดคือแบตเตอรี่อัลคาไลน์จะไม่ระเบิดทันทีที่ได้เห็นกระแสลบ
โซโลมอนช้า

คำตอบ:


11

ไดโอดให้บริการสองวัตถุประสงค์ที่แตกต่าง

  1. ภายใต้การเบรกแบบปฏิรูปพวกเขาจะคืนแรงดันไฟฟ้าที่สร้างขึ้นไปยังแหล่งจ่ายไฟ (ที่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เหมาะสมสามารถใช้เพื่อชาร์จแบตเตอรี่) โปรดทราบว่าเว้นแต่ว่ามอเตอร์กำลังทำงานมากกว่าความเร็วปกติแรงดันไฟฟ้าที่สร้างขึ้นจะไม่เกินแรงดันไฟฟ้าดังนั้นจึงอยู่ในระดับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ ดังนั้นแหล่งจ่ายไฟจึงสามารถทนต่อสิ่งนี้ - แต่ถ้ามันไม่สามารถดูดซับกระแส (ไม่ว่าจะชาร์จแบตเตอรี่หรือทิ้งลงในตัวต้านทานเบรก) จะมีผลต่อการเบรกเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย
  2. ไดโอดก็ส่งกลับแหลมแบบอุปนัย (จากมอเตอร์แปรง) ไปยังแหล่งจ่ายและสิ่งเหล่านี้อาจเป็นโวลต์หลายร้อยโวลต์ในช่วงเวลาสั้น ๆ ซึ่งสามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นแหล่งพลังงานที่ทำลายล้าง จากนั้นเพื่อตอบคำถามที่เกิดขึ้นจริง - แหล่งจ่ายไฟอาจได้รับความเสียหายจากแรงดันไฟฟ้าสูงดังนั้นผู้ออกแบบจึงต้องระมัดระวังเพื่อป้องกันความเสียหายดังกล่าว - เช่นตัวเหนี่ยวนำ (เฟอร์ไรท์บีด) ในซีรีย์และตัวเก็บประจุแยกพลังงานเพียงพอ ซับเพรสเซอร์หรือวาริสเตอร์เพื่อดูดซับกระแส HV

โปรดทราบว่าโดยทั่วไปพลังงานในแหลมเหล่านี้มีพลังงานไม่เพียงพอที่จะทำความเสียหายให้แก่เซลล์หลักดังนั้นโปรดผ่อนคลายหากคุณเชื่อมต่อสะพานเข้ากับแบตเตอรี่โดยตรง แต่อุปกรณ์ควบคุมที่ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์อาจเป็นปัญหา


10

หากมอเตอร์กำลังผลิตพลังงานสุทธิในมอเตอร์จะต้องเป็นบวกดังนั้นกระแสสุทธิออกจากแบตเตอรี่จะต้องอยู่ในทิศทางที่ท่อระบายน้ำดังนั้นคุณจึงสบายดี

หากมอเตอร์ถูกเบรกอย่างต่อเนื่องพลังงานจะไหลออกมาจากมอเตอร์และสามารถดันแรงดันไฟฟ้าและชาร์จแบตเตอรี่ (สิ่งนี้ใช้เพื่อประโยชน์ในรถยนต์ไฟฟ้า) ไม่ใช่สิ่งที่คุณต้องกังวลเกี่ยวกับมอเตอร์ขนาดเล็กที่เชื่อมต่อโดยตรงกับเซลล์หลัก แต่ถ้าคุณมีแหล่งจ่ายที่ไม่สามารถจมกระแส (เช่น rectifier + filter) อาจทำให้เกิดปัญหาได้หากตัวเก็บประจุมีขนาดไม่ใหญ่พอ


1
ขอบคุณสำหรับคำตอบที่รวดเร็วฉันคิดว่าฉันเริ่มได้แล้ว ดังนั้นหนึ่งในฟังก์ชั่นของตัวเก็บประจุระหว่าง + Vs และกราวด์ในวงจรข้อมูลคือการให้เส้นทางสำหรับกระแสไหลในกรณีที่อุปทานไม่สามารถจมกระแสได้? ฉันถามสิ่งนี้เพราะความเข้าใจเริ่มแรกของฉันคือนี่เป็นเพียงตัวเก็บประจุที่ราบเรียบซึ่งสามารถปล่อยออกมาได้อย่างปลอดภัย (เนื่องจากอยู่ในรูปที่มีเส้นทางสีม่วง) ดังนั้นหากแหล่งจ่ายไม่สามารถจมกระแสได้หมวกจำเป็นอย่างยิ่งที่จะไม่สร้างความเสียหายให้กับแหล่งจ่ายตั้งแต่กระแสนั้นไหลผ่านฝาปิดแทนที่จะผ่านแหล่งจ่าย ถูกต้องหรือไม่
s1m0n

คุณต้องการตัวเก็บประจุอย่างแน่นอนและโอกาสในการขายควรสั้น คุณต้องการให้พื้นที่ลูป (และตัวเหนี่ยวนำ) เล็กหรือ MOSFET อาจเสียหายได้
Spehro Pefhany

3
เป็นสิ่งสำคัญที่จะไม่ใช้ LDO บนบริดจ์แบบเต็มเนื่องจากจะสามารถใช้เฉพาะแหล่งที่มา + ปัจจุบันและไม่จม
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

@ TonyEErockets นักวิทยาศาสตร์ขอบคุณสำหรับการชี้แจงพิเศษ แต่ฉันยังสามารถใช้ LDO ได้อย่างปลอดภัยบนสะพานเต็มรูปแบบหากตัวเก็บประจุมีขนาดใหญ่พอใช่ไหม
s1m0n

ใช่ dV = Ic dt / C แต่อาจจำเป็นต้องมีฝาปิดพิเศษขึ้นอยู่กับความอดทนของ dV หรือแบตเตอรี่
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

2

ไม่คุ้นเคยกับมอเตอร์มากนัก แต่จะเป็นอันตรายต่อคำตอบที่นี่ เมื่อสร้างแบบจำลองวงจรไฟฟ้าให้พูดด้วย SPICE หรือบรรจุภัณฑ์ที่คล้ายกันแหล่งจ่ายไฟ DC มักจะทำตัวเป็นแบบลัดวงจรลงกราวด์ มักจะอธิบายสั้น ๆ ในหนังสือเรียนทางวิศวกรรมไฟฟ้าเบื้องต้น

จำได้ว่าโดยทั่วไปแหล่งจ่ายไฟกระแสตรงจะใช้ตัวเก็บประจุข้ามเอาท์พุทของมันมักจะมีวัตถุประสงค์เพื่อเรียบระลอกคลื่น ตัวเก็บประจุเหล่านี้ทำหน้าที่เป็น "กางเกงขาสั้นถึงพื้น" สำหรับกระแสชั่วคราว


0

โดยทั่วไปแล้วไดรเวอร์ด้านสูงจะใช้สำหรับทิศทางในการแปรงมอเตอร์หรือสวิทซ์และการสลับขั้ว BLDC ในขณะที่ด้านต่ำสำหรับ PWM เพื่อ จำกัด กระแสแรงบิดและความเร่ง

เมื่อคนขับด้านข้างต่ำปิดแรงดันไฟฟ้าจะสูงขึ้นและกระแสไฟจะยังคงดำเนินต่อไปเนื่องจากมีการสลายตัวของ V + เพื่อให้กระแสไม่ไหลผ่านแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายเมื่อปิด มันยังคงอยู่ที่ตัวขับด้านข้างสูงและขั้วไดโอดด้านข้างของมอเตอร์ที่สูง

สลับกับขั้วและทิศทางในแบบเดียวกันนี้บล็อกกระแสกับอุปทานในขณะที่มันยังคงไหลเวียนผ่านคนขับรถตรงข้ามจนหลาย L / R เวลาคงที่

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.