Wie schützen Dioden den Gleichstrommotortreiber der H-Brücke?


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Ich verstehe nicht wirklich, wie diese Dioden in dieser Schaltung und ähnlichen Schaltungen (wie das Ansteuern einer Relaisschaltung) die Steuerschaltung vor der durch die Induktivität der Spule gespeicherten Energie schützen. Ich schätze es wirklich, wenn jemand es grafisch erklären könnte. (Ich meine, wie die Dioden den Strom blockieren usw.)

Die zweite Frage zu dieser Schaltung ist der Kondensator. Was passiert, wenn es nicht da ist?

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Antworten:


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Die Dioden in dieser Anwendung sind nicht dazu da, den Strom zu blockieren, sondern um einen niederohmigen Pfad zu ermöglichen, durch den sich die Spulen entladen können. Wenn ein derartiger Weg nicht vorgesehen ist, muss die gespeicherte magnetische Energie, wenn die Versorgung der Spule bei jedem Zyklus unterbrochen wird, einen Weg zur Entladung finden. Dies führt dazu, dass die Spule an ihren Enden eine willkürlich hohe Sperrspannung ausdrückt, bis die Energie einen Weg findet, herauszukommen.

Ergebnis: Diese hohe Spannung tritt an den MOSFETs auf, was einen erbärmlichen Tod zur Folge hat.

Die Dioden stellen somit eine Kurzschlussentladungsstrecke bereit, die diese Energie als Wärme innerhalb der Diode abführt.

Der Kondensator hat die Funktion, als lokaler Energiespeicher zu fungieren, einen Teil der Energie, die der Motor während des ersten Impulses bei jedem Einschalten benötigt, bereitzustellen und einen Teil der Energie, die bei jedem Wechsel auf die Stromschiene zurückgeht, zu speichern. aus. Ohne den Kondensator müssten die Stromspitzen an jeder Kante vollständig von der Versorgungsschiene bedient werden. Da ein Versorgungsanschluss einen gewissen Widerstand aufweist, führen diese Stromspitzen zu Spannungseinbrüchen auf der Versorgungsschiene.

In einfachen Worten, der Kondensator gleicht die Spitzen aufgrund des vorübergehenden Leistungsbedarfs und des vorübergehenden Leistungsüberschusses aus, da die Spulen erregt und entregt werden.


Wenn ein Transistorpaar ausschaltet und das andere nicht sofort einschaltet, muss der "Gegen-EMK" -Strom durch C1 und / oder die Stromversorgung selbst fließen. Bei normaler PWM-Steuerung geschieht dies vorübergehend zwischen dem Ausschalten eines Paars und dem Einschalten des anderen Paars. So sehe ich das.
Andy aka

@Anindo danke für deine Antwort, aber ich verstehe zwei Teile davon nicht. Was bedeutet es zuerst, "einen elenden Tod zu sterben"? 2. "Diese Stromspitzen führen also zu Spannungseinbrüchen auf der Versorgungsschiene"?
Mehrdad Kamelzadeh

@MehrdadKamelzadeh MOSFETs haben maximale Spannungen, die sie über Drain und Source (tatsächlich über zwei beliebige Pins) verarbeiten können, die normalerweise im Datenblatt angegeben sind. Wenn die EMK der Spule diesen Wert überschreitet, wird der MOSFET dauerhaft beschädigt. Während Anreicherungsmodus-MOSFETs typischerweise eine Body-Diode enthalten, ist diese interne Diode im Allgemeinen nicht schnell genug / mit einer ausreichend niedrigen Durchlassspannung, um diese Gegen-EMK erfolgreich zu überbrücken und den MOSFET zu schützen. Somit schützt die externe Diode den MOSFET vor Beschädigung, dh vor dem Aussterben.
Anindo Ghosh

Wenn der Strombedarf stark ansteigt, verursacht dieser Strom einen kurzzeitigen Spannungsabfall auf der Versorgungsschiene, wie an der H-Brücke zu sehen ist. Dies ist auf Induktions- und Widerstandseffekte des Versorgungskabels von der Stromquelle zur H-Brücke zurückzuführen Selbst wenn man von einer unendlich stabilen Stromversorgung ausgeht. Wenn ein lokaler Kondensator mit ausreichendem Wert bereitgestellt wird, werden diese lokalen Spannungsabfälle, dh Einbrüche, ausgeglichen.
Anindo Ghosh

@AnindoGhosh du bist ein perfekter Lehrer. Vielen Dank. Aber noch eine Frage (die ich als letzte verspreche;)). wie hätte ich wissen sollen, dass es 0.1uf sein muss? Gibt es eine Möglichkeit, dies zu berechnen?
Mehrdad Kamelzadeh

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Ldichdt

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Wenn der Motor stoppt, haben wir, wie Sie sagten, eine hohe Spannung an den Knoten. Es scheint also, dass der Weg zur Entladung seiner Energie immer über D1 und D2 verläuft. Wann machen die D3 und D4 ihre Arbeit?
Mehrdad Kamelzadeh

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Wenn die Spannungsspitze negativ ist. Der Strom kann in beide Richtungen über einen Motor fließen, sodass die Spitze von beiden Vorzeichen sein kann.
Scott Seidman

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Der Kondensator ist dazu da, vom Motor kommende Geräusche zu absorbieren, die ansonsten Ihre Stromversorgung stören würden. 100nF ist jedoch ein sehr niedriger Wert. Abhängig von der Motorleistung würde ich 10uF bis 100uF verwenden, aber auch die 100nF lassen.


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Einige der obigen Angaben sind korrekt, aber die Dioden und der Kondensator sind vorhanden, sodass die im Motor gespeicherte Gegen-EMK- / Induktionsenergie als Speicherbehälter an die Kappe zurückgesendet wird. Die Energie wird nicht in den Dioden ohne die Kappe abgeführt Der Stromkreis würde sich wahrscheinlich selbst zerstören, da die Energie nirgendwo hingehen müsste, bis die Spannung einen Punkt erreicht hätte, an dem ein Entladungspfad erzeugt wurde.

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