Desculpe se esta pergunta é um pouco longa, mas achei prudente discutir o estado da arte como o conheço antes de fazer a pergunta.
QUESTÃO
Ao usar uma ponte H para acionar uma bobina bidirecional de um motor etc., sempre tive minhas preocupações sobre a melhor maneira de lidar com a corrente de retorno.
VOLTAR CLÁSSICO
Classicamente, vemos o seguinte circuito usado em que os diodos de retorno através dos comutadores da ponte permitem que a corrente do inversor, mostrada em verde, seja re-canalizada de volta para a fonte de alimentação (mostrada em vermelho).
No entanto, sempre tive sérias preocupações sobre esse método, especificamente sobre como essa repentina inversão de corrente na linha de alimentação afeta o regulador de tensão e a tensão em C1.
RECIRCULAÇÃO FLY-BACK
Uma alternativa ao clássico é usar o fly-back recirculado. Este método desativa apenas um dos pares de chaves (baixa ou alta). Nesse caso, a corrente vermelha circula apenas dentro da ponte e se dissipa no diodo e no mosfet.
Obviamente, esse método elimina os problemas com a fonte de alimentação, no entanto, exige um sistema de controle mais complexo.
O decaimento de corrente é muito mais lento com esse método, uma vez que a tensão aplicada na bobina é apenas uma gota de diodo + IR do mosfet. Como tal, é uma solução MUITO melhor do que o método clássico enquanto usa o PWM para regular a corrente na bobina. No entanto, ao consumir a corrente antes de inverter a direção, ela é lenta e despeja toda a energia da bobina como calor no diodo e no mosfet.
ZENER BYPASS
Também vi o método fly-back clássico modificado para isolar o suprimento e usar um desvio Zener, como mostrado aqui. O Zener é escolhido para ter uma tensão significativamente mais alta que o trilho de alimentação, mas uma margem de segurança menor do que a tensão máxima da ponte. Quando a ponte é fechada, a tensão de retorno é limitada à tensão do zener e a corrente de recirculação é impedida de retornar ao suprimento por D1.
Esse método remove os problemas da fonte de alimentação e NÃO requer um sistema de controle mais complexo. Ele apaga a corrente mais rapidamente, pois aplica uma tensão de retorno maior na bobina. Infelizmente, o problema é que quase toda a energia da bobina é despejada como calor no Zener. O último, portanto, tem que ter uma potência bastante alta. Como a corrente é finalizada mais rapidamente, esse método é indesejável para o controle de corrente do PWM.
DESENVOLVIMENTO DE ENERGIA ZENER
Eu tive um sucesso considerável com esse método.
Esse método modifica o método fly-back clássico para isolar o suprimento novamente usando D3; no entanto, em vez de apenas usar um Zener, um capacitor grande é adicionado. O Zener agora desempenha apenas o papel de impedir que a tensão no capacitor exceda a tensão nominal na ponte.
Quando a ponte fecha, a corrente de retorno é usada para adicionar carga ao capacitor que normalmente é carregado no nível da fonte de alimentação. À medida que o capacitor carrega além da tensão do trilho, a corrente diminui na bobina e a tensão no capacitor pode atingir apenas um nível previsível. Quando projetado corretamente, o Zener nunca deve realmente ligar ou apenas ligar quando a corrente estiver em um nível baixo.
O aumento da tensão no capacitor apaga a corrente da bobina mais rapidamente.
Quando a corrente pára de fluir, a carga e a energia que estavam na bobina ficam presas no capacitor.
Na próxima vez que a ponte for ligada, haverá uma tensão maior que a do trilho. Isso tem o efeito de carregar a bobina mais rapidamente e reaplicar a energia armazenada de volta na bobina.
Usei esse circuito em um controlador de motor de passo que projetei uma vez e descobri que ele melhorava significativamente o torque em altas taxas de passo e, de fato, me permitia acionar o motor consideravelmente mais rápido.
Esse método elimina os problemas da fonte de alimentação, NÃO requer um sistema de controle mais complexo e não gasta muita energia como calor.
Provavelmente ainda não é adequado para o controle de corrente PWM.
COMBINAÇÃO
Sinto que uma combinação de métodos pode ser prudente se você estiver usando o controle de corrente PWM além da comutação de fase. Usar o método de recirculação para a peça PWM e talvez o reciclador de energia para o interruptor de fase é provavelmente a sua melhor aposta.
Então, qual é a minha pergunta?
O acima são os métodos que eu estou ciente.
Existem técnicas melhores para lidar com a corrente de retorno e a energia ao dirigir uma bobina com uma ponte H?