Jak diody chronią sterownik silnika prądu stałego z mostkiem H?

21

Naprawdę nie rozumiem, w jaki sposób te diody w tym obwodzie i podobnych obwodach (takich jak sterowanie obwodem przekaźnika) chronią obwód kontrolera przed energią zmagazynowaną przez indukcyjność cewki. Naprawdę doceniam, jeśli ktoś mógłby to graficznie wyjaśnić. (Mam na myśli, w jaki sposób diody blokują prąd itp.)

drugie pytanie dotyczące tego obwodu to kondensator. co się stanie, jeśli go nie będzie?

wprowadź opis zdjęcia tutaj

capacitor motor diodes driver protection Mehrdad Kamelzadeh
źródło

Odpowiedzi:

15

Diody w tym zastosowaniu nie służą do blokowania prądu, ale do umożliwienia rozładowania cewek przez ścieżkę o niskiej impedancji. Jeśli taka ścieżka nie zostanie zapewniona, to gdy zasilanie cewki zostanie zatrzymane w każdym cyklu, zgromadzona energia magnetyczna musi znaleźć ścieżkę rozładowania. Powoduje to, że cewka wyrzuca arbitralnie wysokie napięcie wsteczne na swoich końcach, dopóki energia nie znajdzie sposobu na wydostanie się.

Wynik: to wysokie napięcie pojawia się w tranzystorach MOSFET, które giną nieszczęśliwą śmiercią.

W ten sposób diody zapewniają ścieżkę rozładowania zwarciowego, rozpraszając tę ​​energię w postaci ciepła w diodzie.

Funkcją kondensatora jest działanie jako lokalny magazyn energii, dostarczanie części energii wymaganej przez silnik podczas początkowego skoku przy każdym włączeniu i magazynowanie części energii, która kopie z powrotem na szynę zasilającą przy każdym zakręcie poza. Bez kondensatora skoki prądu na każdej krawędzi musiałyby być całkowicie obsługiwane przez szynę zasilającą. Ponieważ każde połączenie zasilania będzie miało pewien opór, te skoki prądu powodują spadki napięcia na szynie zasilającej.

Mówiąc najprościej, kondensator wygładza impulsy z powodu chwilowego zapotrzebowania na moc i tymczasowej nadwyżki mocy, gdy cewki są zasilane i odłączane.

Anindo Ghosh
źródło
Kiedy jedna para tranzystorów wyłącza się, a druga para nie włącza się natychmiast, wówczas prąd „wstecznego napięcia” musi przepłynąć przez C1 i / lub sam zasilacz. Przy normalnym sterowaniu PWM dzieje się to chwilowo między wyłączeniem jednej pary a włączeniem drugiej. Tak to widzę.
Andy alias
@Dziękuję za odpowiedź, ale nie rozumiem dwóch jej części. po pierwsze, co to znaczy „umrzeć nędzną śmiercią”? po drugie „te skoki prądu powodują spadki napięcia na szynie zasilającej”?
Mehrdad Kamelzadeh
MOSFET @MehrdadKamelzadeh mają maksymalne napięcia, z którymi mogą sobie poradzić, między drenażem i źródłem (właściwie przez dowolne dwa piny), które są zazwyczaj określone w arkuszu danych. Gdy EMF cewki przekroczy tę wartość, MOSFET zostaje trwale uszkodzony. Podczas gdy tranzystory MOSFET zwykle zawierają diodę ciała, ta dioda wewnętrzna zasadniczo nie jest wystarczająco szybka / ma wystarczająco niskiego napięcia przewodzenia, aby skutecznie zablokować ten wsteczny EMF i chronić MOSFET. Dlatego zewnętrzna dioda ratuje MOSFET przed uszkodzeniem, czyli śmiercią.
Anindo Ghosh
Jeśli wystąpi gwałtowny wzrost zapotrzebowania na prąd, prąd ten spowoduje chwilowy spadek napięcia na szynie zasilającej, jak widać na mostku H - wynika to z indukcji i rezystancji przewodu zasilającego od źródła zasilania do mostka H. , nawet zakładając nieskończenie stabilny zasilacz. Zapewnienie lokalnego kondensatora o wystarczającej wartości wygładzi te lokalne spadki napięcia, tj. Spadki.
Anindo Ghosh
@AnindoGhosh jesteś doskonałym nauczycielem. dzięki. Ale jeszcze jedno pytanie (które obiecuję być ostatnim;)). skąd mam wiedzieć, że musi to być 0,1uf? czy jest sposób to obliczyć?
Mehrdad Kamelzadeh
8

L.rejaret

rejaret

Scott Seidman
źródło
kiedy silnik zatrzymuje się, jak powiedziałeś, mamy wysokie napięcie w jego węzłach. Wydaje się więc, że ścieżka, którą znajduje, aby rozładować swoją energię, zawsze prowadzi przez D1 i D2. Kiedy D3 i D4 wykonują swoją pracę?
Mehrdad Kamelzadeh
3
Gdy skok napięcia jest ujemny. Prąd może przepływać w dowolnym kierunku przez silnik, więc skok może mieć dowolny znak.
Scott Seidman
7

Kondensator służy do pochłaniania hałasu pochodzącego z silnika, który w przeciwnym razie zakłóciłby działanie zasilacza. 100nF jest jednak bardzo niską wartością. W zależności od mocy silnika użyłbym od 10uF do 100uF, ale zostawiłem też 100nF.

Opór
źródło
2

niektóre z powyższych są poprawne, ale diody i kondensator są tam tak, że tylna emf / energia indukcyjna zmagazynowana w silniku jest wysyłana z powrotem do nasadki jako zasobnika, energia nie jest rozpraszana w diodach, bez nasadki obwód prawdopodobnie by się zniszczył, ponieważ energia nie miałaby dokąd pójść, dopóki napięcie nie osiągnie punktu, w którym utworzono ścieżkę wyładowania.

mickyblueeyes
źródło