Como os diodos protegem o driver de motor CC da ponte H?


21

Eu realmente não entendo como esses diodos neste circuito e circuitos similares (como acionar um circuito de relé) protegem o circuito do controlador da energia armazenada pela indutância da bobina. Eu realmente aprecio se alguém puder explicar isso graficamente. (Quero dizer como os diodos bloqueiam a corrente e etc)

a segunda pergunta sobre esse circuito é o capacitor. o que acontece se não estiver lá?

insira a descrição da imagem aqui

Respostas:


15

Os diodos nesta aplicação não existem para bloquear a corrente, mas para permitir um caminho de baixa impedância para as bobinas descarregarem-se. Se esse caminho não for fornecido, quando o suprimento da bobina for interrompido a cada ciclo, a energia magnética armazenada deverá encontrar um caminho para a descarga. Isso resulta na bobina expressando uma tensão reversa arbitrariamente alta em suas extremidades até que a energia encontre uma maneira de sair.

Resultado: essa alta tensão aparece nos MOSFETs, que sofrem uma morte miserável.

Os diodos, portanto, fornecem um caminho de descarga de curto-circuito, dissipando essa energia como calor dentro do diodo.

A função do capacitor é atuar como um estoque local de energia, fornecer parte da energia requerida pelo motor durante o pico inicial de cada acionamento e armazenar de volta parte da energia que retrocede no trilho de força a cada acionamento. fora. Sem o capacitor, os picos de corrente em cada extremidade precisariam ser atendidos completamente pelo trilho de suprimento. Como qualquer conexão de alimentação terá alguma resistência, esses picos de corrente resultam em quedas de tensão no trilho de alimentação.

Em termos simples, o capacitor suaviza os picos devido à demanda temporária de energia e excedente temporário de energia, pois as bobinas são energizadas e desenergizadas.


Quando um par de transistores se desliga e o outro par não se liga imediatamente, a corrente "back-emf" deve fluir através de C1 e / ou da própria fonte de alimentação. Sob controle PWM normal, isso acontece momentaneamente entre um par sendo desligado e o outro ligado. É assim que eu vejo.
Andy aka

@ Anindo, obrigado pela sua resposta, mas não entendo duas partes disso. primeiro, o que significa "morrer uma morte miserável"? segundo "esses picos de corrente resultam em quedas de tensão no trilho de alimentação"?
Mehrdad Kamelzadeh

Os MOSFETs @MehrdadKamelzadeh têm tensões máximas com as quais podem lidar, através de Dreno e Fonte (na verdade, através de dois pinos), normalmente especificados na folha de dados. Quando o EMF da bobina traseira excede esse valor, o MOSFET fica danificado permanentemente. Embora os MOSFETs do modo de aprimoramento normalmente incorporem um diodo do corpo, esse diodo interno geralmente não é rápido o suficiente / de tensão direta baixa o suficiente para desviar com êxito esse EMF de volta e proteger o MOSFET. Portanto, o diodo externo evita que o MOSFET seja danificado, ou seja, morra.
Anindo Ghosh

Se houver um pico na demanda de corrente, essa corrente causará uma queda momentânea de tensão no trilho de alimentação, como pode ser visto na ponte H - devido aos efeitos de indução e resistência do fio de alimentação da fonte de alimentação à ponte H , mesmo assumindo uma fonte de alimentação infinitamente estável. Fornecer um capacitor local de valor suficiente suaviza essas quedas de tensão locais, ou seja, diminui.
Anindo Ghosh

@AnindoGhosh você é um professor perfeito. obrigado. Mas mais uma pergunta (que prometo ser a última;)). como eu deveria saber que deve ser 0.1uf? existe uma maneira de calcular isso?
Mehrdad Kamelzadeh 26/08

8

Para complementar a resposta precisa de Anindo, especificamente, a tensão no indutor (neste caso, o motor) é

eudEudt

Assim, quando a corrente é cortada repentinamente (exatamente o que uma ponte h quer fazer, especialmente quando controlada como um PWM), fica extremamente grande e há um pico muito grande associado de tensão. Os diodos protegem os MOSFETs desses picos.dEudt


quando o motor para, como você disse, temos uma alta tensão nos nós. Portanto, parece que o caminho encontrado para descarregar sua energia é sempre via D1 e D2. Quando os D3 e D4 fazem o seu trabalho?
Mehrdad Kamelzadeh

3
Quando o pico de tensão é negativo. A corrente pode fluir em qualquer direção através de um motor, de modo que o pico pode ser de qualquer um dos sinais.
21413 Scott Seidman

7

O capacitor está lá para absorver o ruído proveniente do motor, que de outra forma atrapalharia sua fonte de alimentação. 100nF é um valor muito baixo, no entanto. Dependendo da potência do motor, eu usaria 10uF a 100uF, mas também deixaria o 100nF dentro.


2

algumas das opções acima estão corretas, mas os diodos e o capacitor estão lá, de modo que a energia indutiva traseira / indutiva armazenada no motor é enviada de volta para a tampa como um reservatório de armazenamento, a energia não é dissipada nos diodos, sem a tampa existente o circuito provavelmente se destruiria, pois a energia não teria para onde ir até que a tensão atingisse um ponto em que um caminho de descarga fosse criado.

Ao utilizar nosso site, você reconhece que leu e compreendeu nossa Política de Cookies e nossa Política de Privacidade.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.