다이오드가 H-bridge DC 모터 드라이버를 어떻게 보호합니까?

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나는이 회로와 유사한 회로 (중계 회로 구동과 같은)의 다이오드가 코일의 인덕턴스에 의해 저장된 에너지로부터 컨트롤러 회로를 어떻게 보호하는지 이해하지 못합니다. 누군가 그래픽으로 설명 할 수 있다면 정말 감사합니다. (다이오드가 전류 등을 차단하는 방법을 의미합니다)

이 회로에 대한 두 번째 질문은 커패시터입니다. 없는 경우 어떻게됩니까?

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

— 메흐 라드 카멜 자데
소스

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이 애플리케이션의 다이오드는 전류를 차단하는 것이 아니라 코일의 저임피던스 경로가 자체적으로 방전되도록합니다. 그러한 경로가 제공되지 않으면, 코일의 공급이 각 사이클에서 정지 될 때, 저장된 자기 에너지는 방전 경로를 찾아야한다. 이로 인해 에너지가 빠져 나올 수있는 방법을 찾을 때까지 코일의 끝단에 임의로 높은 역 전압이 표시됩니다.

결과 :이 고전압은 MOSFET 전체에 걸쳐 나타나며 비참한 죽음을 초래합니다.

따라서 다이오드는 단락 방전 경로를 제공하여이 에너지를 다이오드 내에서 열로 소산시킵니다.

커패시터의 기능은 로컬 전원 저장소로 작동하여 각 전원을 처음 켜는 동안 모터에 필요한 일부 에너지를 제공하고 각 전원을 켜면 파워 레일에 반동하는 일부 에너지를 다시 저장하는 것입니다. 떨어져서. 커패시터가 없으면 각 에지에서 전류 스파이크가 공급 레일에 의해 완전히 제공되어야합니다. 모든 공급 연결에 약간의 저항이 있기 때문에 이러한 전류 스파이크는 공급 레일에서 전압 강하를 초래합니다.

간단히 말해서, 커패시터는 코일에 전원이 공급되고 전원이 차단됨에 따라 일시적인 전력 수요 및 일시적인 전력 잉여로 인한 스파이크를 완화합니다.

— 아닌도 고쉬
소스

한 쌍의 트랜지스터가 꺼지고 다른 쌍이 즉시 켜지지 않으면 "back-emf"전류가 C1 및 / 또는 전원 공급 장치를 통해 흐르게됩니다. 정상적인 PWM 제어 하에서 이것은 한 쌍의 스위치를 끄고 다른 스위치를 켜는 순간에 일시적으로 발생합니다. 그것이 내가 보는 방법입니다.

— Andy 일명

@Anindo 귀하의 답변에 감사드립니다.하지만 두 부분을 이해하지 못합니다. 먼저 "비참한 죽음을 당하라"는 것은 무엇을 의미합니까? 둘째 "이러한 전류 스파이크로 인해 공급 레일에 전압 강하가 발생합니다"?

— Mehrdad Kamelzadeh

@MehrdadKamelzadeh MOSFET은 일반적으로 데이터 시트에 지정된 드레인 및 소스 (실제로 두 핀에 걸쳐)에 대처할 수있는 최대 전압을 갖습니다. 코일 백 EMF가이 값을 초과하면 MOSFET이 영구적으로 손상됩니다. 향상 모드 MOSFET은 일반적으로 바디 다이오드를 포함하지만, 내부 다이오드는 일반적으로이 역기전력을 분로하고 MOSFET을 보호하기에 충분히 빠르거나 충분히 낮은 순방향 전압이 아니다. 따라서 외부 다이오드는 MOSFET의 손상, 즉 죽는 것을 방지합니다.

— Anindo Ghosh

전류 수요가 급증하는 경우,이 전류는 H- 브리지에서 볼 수 있듯이 공급 레일에서 순간적인 전압 강하를 유발합니다. 이는 전원에서 H- 브리지로의 공급 와이어의 유도 및 저항 효과 때문입니다. 무한정 안정적인 전원 공급 장치를 가정 할 때도 마찬가지입니다. 충분한 값의 로컬 커패시터를 제공하면 이러한 로컬 전압 강하, 즉 딥을 부드럽게합니다.

— Anindo Ghosh

@AnindoGhosh 당신은 완벽한 선생님입니다. 감사. 그러나 하나 더 질문 (나는 마지막 질문이 될 것을 약속한다)). 0.1uf 여야한다는 것을 어떻게 알았습니까? 그것을 계산하는 방법이 있습니까?

— Mehrdad Kamelzadeh

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Anindo의 정밀한 답변을 보완하기 위해, 특히 인덕터 (즉,이 경우 모터)의 전압은

엘 \frac{디 나는}{디 티}

$L \frac{di}{dt}$

따라서 전류가 갑자기 차단되면 (특히 PWM으로 제어 할 때 h- 브릿지에서 정확히 원하는 것) 가 매우 커지고 전압이 급격히 증가합니다. 다이오드는 이러한 스파이크로부터 MOSFET을 보호합니다. $\frac{di}{dt}$

— 스콧 시먼
소스

당신이 말했듯이 모터가 멈 추면 노드에 높은 전압이 있습니다. 따라서 에너지를 방출하는 경로는 항상 D1과 D2를 통하는 것으로 보입니다. D3과 D4는 언제 일을합니까?

— Mehrdad Kamelzadeh

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전압 스파이크가 음수 일 때. 전류는 모터를 가로 질러 어느 방향 으로든 흐를 수 있으므로 스파이크는 어느 한 쪽의 신호일 수 있습니다.

— Scott Seidman

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커패시터는 모터에서 발생하는 소음을 흡수하여 전원 공급 장치를 망칠 수 있습니다. 그러나 100nF는 매우 낮은 값입니다. 모터의 전원에 따라 10uF ~ 100uF를 사용하지만 100nF도 그대로 둡니다.

— 저항
소스

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위의 일부는 정확하지만 다이오드와 커패시터가있어 모터에 저장된 후면 emf / 유도 에너지가 저장 용기로 캡으로 다시 보내지고 에너지가 캡없이 다이오드에서 소멸되지 않습니다 전압은 방전 경로가 생성 된 지점에 도달 할 때까지 에너지가 갈 곳이 없어서 회로 자체가 파괴 될 수 있습니다.

— 미키
소스