ไดโอดป้องกัน H-bridge DC motor driver อย่างไร

21

ฉันไม่เข้าใจจริงๆว่าไดโอดเหล่านี้ในวงจรนี้และวงจรที่คล้ายกัน (เช่นขับวงจรรีเลย์) ปกป้องวงจรควบคุมจากพลังงานที่เก็บไว้โดยการเหนี่ยวนำของขดลวด ฉันซาบซึ้งจริง ๆ ถ้ามีคนอธิบายกราฟิกได้ (ฉันหมายถึงวิธีที่ไดโอดบล็อกกระแสและอื่น ๆ )

คำถามที่สองเกี่ยวกับวงจรนี้คือตัวเก็บประจุ จะเกิดอะไรขึ้นถ้ามันไม่มี

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

— Mehrdad Kamelzadeh
แหล่งที่มา

15

ไดโอดในแอปพลิเคชั่นนี้ไม่ได้อยู่ที่นั่นเพื่อบล็อกกระแสไฟฟ้า แต่เพื่อให้เส้นทางมีความต้านทานต่ำสำหรับขดลวดเพื่อปลดปล่อยตัวเองผ่าน หากไม่ได้ให้เส้นทางดังกล่าวเมื่ออุปทานของขดลวดหยุดในแต่ละรอบพลังงานแม่เหล็กที่เก็บไว้จะต้องค้นหาเส้นทางสำหรับการปลดปล่อย สิ่งนี้ส่งผลให้ขดลวดแสดงแรงดันย้อนกลับสูงตามอำเภอใจจนจบพลังงานจะหาวิธีที่จะออกไป

ผลลัพธ์: แรงดันไฟฟ้าสูงนี้จะปรากฏขึ้นทั่ว MOSFETs ซึ่งตายอย่างน่าสังเวช

ดังนั้นไดโอดจึงมีเส้นทางคายประจุไฟฟ้าลัดวงจรโดยกระจายพลังงานนี้เป็นความร้อนภายในไดโอด

ฟังก์ชั่นของตัวเก็บประจุคือทำหน้าที่เป็นแหล่งเก็บพลังงานในท้องที่เพื่อให้พลังงานบางอย่างที่มอเตอร์ต้องการระหว่างการเริ่มต้นครั้งแรกของแต่ละเทิร์น - ออน ปิด หากไม่มีตัวเก็บประจุกระแสไฟฟ้าแหลมที่ขอบแต่ละด้านจะต้องได้รับการเสิร์ฟโดยรางจ่ายไฟอย่างสมบูรณ์ เนื่องจากการเชื่อมต่อของแหล่งจ่ายใด ๆ จะมีความต้านทานบางส่วนกระแสแหลมเหล่านี้จึงส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าลดลงบนรางจ่าย

ในแง่ง่ายๆตัวเก็บประจุจะทำให้ไฟพุ่งออกจากความต้องการไฟฟ้าชั่วคราวและพลังงานส่วนเกินชั่วคราวเนื่องจากขดลวดถูกทำให้มีพลังงานและไม่มีพลังงาน

— Anindo Ghosh
แหล่งที่มา

เมื่อทรานซิสเตอร์ปิดหนึ่งคู่และอีกคู่ไม่เปิดทันทีกระแส "back-emf" จะต้องไหลผ่าน C1 และ / หรือแหล่งจ่ายไฟเอง ภายใต้การควบคุม PWM ปกติสิ่งนี้จะเกิดขึ้นชั่วขณะระหว่างการปิดหนึ่งคู่และการเปิดอีกครั้ง นั่นคือวิธีที่ฉันเห็น

— แอนดี้อาคา

@ Anindo ขอบคุณสำหรับคำตอบของคุณ แต่ฉันไม่เข้าใจสองส่วน ครั้งแรกมันหมายความว่าอะไร "ตายอย่างน่าสังเวช"? วินาที "เดือยแหลมเหล่านี้ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าลดลงบนรางจ่ายไฟ"?

— Mehrdad Kamelzadeh

@MehrdadKamelzadeh MOSFETs มีแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่พวกเขาสามารถรับมือได้ข้ามท่อระบายน้ำและแหล่งที่มา (จริง ๆ แล้วทั้งสองหมุด) ซึ่งมักจะระบุไว้ในแผ่นข้อมูล เมื่อการม้วนกลับ EMF เกินกว่าค่านี้ MOSFET จะได้รับความเสียหายอย่างถาวร ในขณะที่โหมดการเพิ่มประสิทธิภาพโดยทั่วไป MOSFETs รวมร่างกายไดโอดไดโอดภายในโดยทั่วไปจะไม่เร็วพอ / แรงดันไปข้างหน้าต่ำพอที่จะประสบความสำเร็จในการปัดกลับ EMF นี้และปกป้อง MOSFET ดังนั้นไดโอดภายนอกจะช่วย MOSFET ไม่ให้เสียหายเช่นกำลังจะตาย

— Anindo Ghosh

หากมีความต้องการเพิ่มขึ้นในปัจจุบันกระแสไฟฟ้านี้จะทำให้เกิดแรงดันชั่วขณะบนรางจ่ายไฟฟ้าตามที่เห็นที่ H-bridge - นี่เป็นผลมาจากการเหนี่ยวนำและความต้านทานของลวดจ่ายไฟจากแหล่งจ่ายไฟไปยัง H-bridge แม้จะสมมติว่าแหล่งจ่ายไฟมีความเสถียรไม่ จำกัด การให้ตัวเก็บประจุในท้องถิ่นมีค่าเพียงพอจะทำให้แรงดันไฟฟ้าในท้องถิ่นลดลงเช่นการลดลง

— Anindo Ghosh

@AnindoGhosh คุณเป็นครูที่สมบูรณ์แบบ ขอบคุณ แต่อีกคำถามหนึ่ง (ซึ่งฉันสัญญาว่าจะเป็นคำถามสุดท้าย)) ฉันจะรู้ได้อย่างไรว่ามันต้องเป็น 0.1 ยูเอฟ มีวิธีการคำนวณหรือไม่?

— Mehrdad Kamelzadeh

8

L \frac{d i}{d t}

$L \frac{di}{dt}$

$\frac{di}{dt}$

— Scott Seidman
แหล่งที่มา

เมื่อมอเตอร์หยุดอย่างที่คุณบอกว่าเรามีแรงดันสูงที่โหนด ดังนั้นดูเหมือนว่าเส้นทางที่พบเพื่อปลดปล่อยพลังงานอยู่เสมอผ่าน D1 และ D2 เมื่อ D3 และ D4 ทำงานของพวกเขา?

— Mehrdad Kamelzadeh

3

เมื่อแรงดันไฟฟ้าพุ่งเป็นลบ กระแสไฟฟ้าสามารถไหลได้ในทิศทางใดทิศทางหนึ่งผ่านมอเตอร์ดังนั้นสไปค์อาจเป็นสัญญาณได้

— Scott Seidman

7

ตัวเก็บประจุอยู่ที่นั่นเพื่อดูดซับเสียงที่มาจากมอเตอร์ซึ่งมิฉะนั้นจะยุ่งกับแหล่งจ่ายไฟของคุณ อย่างไรก็ตาม 100nF เป็นค่าที่ต่ำมาก ขึ้นอยู่กับกำลังของมอเตอร์ฉันจะใช้ 10uF ถึง 100uF แต่ยังปล่อยให้ 100nF

— ความต้านทาน
แหล่งที่มา

2

บางส่วนของข้างต้นถูกต้อง แต่ไดโอดและตัวเก็บประจุอยู่ที่นั่นเพื่อให้แรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับ / พลังงานเหนี่ยวนำที่เก็บไว้ในมอเตอร์ถูกส่งกลับไปที่หมวกเพื่อเป็นแหล่งกักเก็บพลังงานไม่ได้กระจายไปในไดโอด วงจรอาจจะทำลายตัวเองเนื่องจากพลังงานจะไม่มีทางไปจนกว่าแรงดันไฟฟ้าจะไปถึงจุดที่สร้างเส้นทางคายประจุ

— mickyblueeyes
แหล่งที่มา