H- 브리지의 다이오드를 플라이 백하면 전원 공급 장치가 손상되지 않는 이유는 무엇입니까?


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나는 현재 작은 DC 모터 (~ 5V) 구동에 대해 배우고 있습니다. 지금까지의 연구에 따르면 L298N은 신속하게 무언가를 작동시킬 수있는 좋은 선택 일 수 있습니다. 그러나, 나는 또한 정확히 무슨 일이 일어나고 있는지 (즉, 내부 H- 브리지) 이해하려고 노력하고 있으며 나에게 분명하지 않은 것이 있습니다. 6 페이지 의 데이터 시트 의 예제 회로는 H- 브리지에 공통적 인 것으로 보이는 구성에서 4 개의 플라이 백 다이오드를 사용합니다 (다른 사이트에서도 유사한 H- 브리지 회로를 권장하기 때문에). L298N을 잠시 무시한 구성은 기본적으로 다음과 같습니다.

이제 올바르게 이해하면이 다이오드는 MOSFET이 꺼질 때 큰 전압 스파이크를 방지하기 위해 모터가 전류를 계속 흐르게하는 경로를 제공합니다. 그러나이 전류의 경로 는 반대 방향으로 전원을 통과하는 것 같습니다 . 즉, 전원이 정상적으로 공급하는 전류의 방향에 비해 반대로된다. 아래 그림에 표시되어 있습니다.

내가 전자의 세계에 비교적 익숙하지 않기 때문에, 이것은 이상한 일처럼 보입니다. 전원이 이상적인 정전압 소스라면 종이에서 작동 합니다. 그러나 이것이 실제로 실제 안전합니까? 프로젝트에 전원을 공급하기 위해 알카라인 배터리를 몇 개 사용한다고 가정하면이 역전 류는 재충전하는 것처럼 보입니다. 그리고 위키 백과 페이지 알카라인 배터리에 대해 말한다 :

재충전을 시도하면 파열되거나 위험한 액체가 누출되어 장비를 부식시킬 수 있습니다.

또는 실험실 전원 공급 장치 또는 전압 조정기를 전압 소스로 사용하는 경우 어떻게해야합니까? 이러한 역전 류를 처리하는 방법은 나에게 의미가 없으며 장비를 폭파시킬 까봐 걱정됩니다. 누군가 위의 회로가 실제로 안전한 이유에 대해 누군가를 밝힐 수 있습니까? 그리고 안전하지 않다면 왜 많은 사이트가 그것을 추천하고 대신 어떤 회로를 사용해야합니까?


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참고로, 일회용 알카라인 셀과 작동하는 배터리 충전기가 시장에 나와 있습니다. 일부는 알칼리성 셀을 수십 번 재사용 할 수 있다고 주장합니다. 다른 사람들은 두세 번 말합니다. YMMV. 그러나 내가 말하는 것은 알카라인 배터리가 음의 전류를 보는 순간 순간적으로 파열되지 않는다는 것입니다.
솔로몬 느린

답변:


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다이오드는 두 가지 목적으로 사용됩니다.

  1. 회생 제동 하에서 생성 된 전압을 전원 공급 장치로 반환합니다 (적절한 전자 장치를 사용하면 배터리를 재충전하는 데 사용할 수 있음). 모터가 정상 속도 이상으로 작동하지 않는 한, 생성 된 전압은 공급 전압을 넘지 않으므로 전원 공급 장치의 정격 전압 내에 있습니다. 따라서 전원 공급 장치는 일반적으로이를 견딜 수 있습니다. 그러나 전류를 흡수 할 수 없으면 (배터리를 충전하거나 제동 저항에 덤프 할 수있는 경우) 제동 효과가 거의 또는 전혀 없습니다.
  2. 다이오드는 또한 (모터 브러시에서) 유도 성 스파이크를 공급 장치로 반환하며, 이는 매우 짧은 기간 동안 수백 볼트 일 수 있으며, 이는 전원 공급 장치를 파괴 할 수 있습니다. 그런 다음 실제 질문에 대답하기 위해-공급 전압은 고전압 스파이크로 인해 손상 될 수 있으므로, 설계자는 인덕터 (페라이트 비드) 직렬 및 공급 장치 전체의 충분한 디커플링 커패시터 및 과도 전류와 같은 손상을 방지하기 위해 예방 조치를 취해야합니다. HV 과도를 흡수하는 서프 레서 또는 바리스터

이러한 스파이크에는 일반적으로 기본 셀에 손상을 줄 정도로 에너지가 충분하지 않으므로 브리지를 배터리에 바로 연결하는 경우 휴식을 취하십시오. 그러나 모터를 구동하도록 설계되지 않은 조절 된 전원 공급 장치는 문제가 될 수 있습니다.


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모터가 전력을 생산하는 경우 모터의 순 전원은 양수 여야하므로 배터리의 순 전류는 배터리를 방전시키는 방향으로되어 있어야합니다.

모터가 재생 제동을받는 경우 모터에서 전원이 흘러 나와 공급 전압을 높이고 배터리를 충전 할 수 있습니다 (이는 전기 자동차에서 유리합니다). 기본 셀에 직접 연결된 소형 모터를 사용하는 경우 일반적으로 걱정할 필요는 없지만 전류를 싱크 할 수없는 공급 장치 (예 : 정류기 + 필터)가 있으면 커패시터가 충분히 크지 않으면 문제가 발생할 수 있습니다.


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빠른 답변 주셔서 감사합니다, 나는 그것을 얻기 시작하고 있다고 생각합니다. 따라서 데이터 시트 회로에서 + V와 접지 사이의 커패시터 기능 중 하나는 공급 장치가 전류를 싱크 할 수없는 경우 전류가 흐르도록 경로를 제공하는 것입니다. 초기 이해는 이것이 자주색 경로가있는 그림에서와 같이 안전하게 제거 할 수있는 평활 커패시터라는 것이기 때문에 이것을 묻습니다. 따라서 공급 장치가 전류를 싱크 할 수없는 경우 전류가 공급 장치가 아닌 캡을 통해 흐르기 때문에 공급 장치가 손상되지 않도록 캡이 반드시 필요합니다. 그 맞습니까?
s1m0n

커패시터가 절대적으로 필요하며 리드가 짧아야합니다. 루프 면적 (따라서 인덕턴스)을 작게 유지 하거나 MOSFET이 손상 될 수 있습니다.
Spehro Pefhany

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LDO는 소스 + 전류 만 싱크 할 수 없기 때문에 전체 브리지에서 LDO를 사용하지 않는 것이 중요합니다.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

@TonyEErocketscientist 추가 설명을 주셔서 감사합니다. 그러나 커패시터가 충분히 큰 경우 풀 브리지에서 LDO를 안전하게 사용할 수 있습니까?
s1m0n

예 dV = Ic dt / C이지만 dV 또는 배터리 허용 오차에 따라 울트라 캡이 필요할 수 있습니다.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

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모터에 익숙하지는 않지만 여기에 답을 줄 수 있습니다. SPICE 또는 이와 유사한 패키지를 사용하여 전기 회로를 모델링 할 때 DC 전원 공급 장치는 일반적으로 접지에 대한 단락으로 모델링됩니다. 이것은 일반적으로 초등 전기 공학에 대한 교과서에서 약간 간략하게 설명됩니다.

또한 DC 전원 공급 장치는 일반적으로 리플을 평활화하기 위해 일반적으로 출력에 커패시터를 사용한다는 점을 상기하십시오. 이 커패시터는 과도 전류에 대한 "접지 단락"으로 작동합니다.


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일반적으로 하이 사이드 드라이버는 브러시 모터 또는 스테퍼 및 BLDC 폴 스위칭의 방향에 사용되는 반면 PWM은 로우가 전류, 토크 및 가속을 제한합니다.

로우 사이드 드라이버가 꺼지면 전압이 상승하고 V +로 단락되면서 감쇠하면서 전류가 계속되므로 배터리를 끄거나 전원을 껐을 때 전류가 흐르지 않습니다. 하이 사이드 드라이버와 반대 모터 극성 하이 사이드 다이오드에서 계속됩니다.

이것은 몇 가지 L / R 시간 상수가 될 때까지 반대 방향 드라이버를 통해 계속 순환하면서 공급 장치에 전류를 차단하는 것과 같은 방식으로 극성과 방향으로 번갈아 나타납니다.

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