Diodendimensionierung für DC-Motor-H-Brücke

Wie berechne ich die Größe der Dioden, die in einer H-Brücke für einen Gleichstrommotor verwendet werden? Wie ist die Beziehung zwischen den Motorparametern und den Diodenparametern?

Ich mag diese Frage. Ich habe mit den Ad-hoc-Heuristiken geantwortet, die mir andere gesagt haben. Jemand bei EE.SE muss jedoch in der Lage sein, mit der richtigen Mathematik, Wissenschaft und Technik zu antworten.

Antworten (2)

Dies ist keine richtige Antwort. Der Beitrag soll einige Schaltpläne enthalten, um einige Kommentare basierend auf der Antwort von @gbulmer zu generieren.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Abbildung 1. Bei t = 0 sind die H-Brücke und der Motor leitend.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung

Abbildung 2. Bei t = 0+ sind alle H-Brücken-Schalter geöffnet. Beachten Sie die Spannungsumkehr am Motor.

  • In dem Moment , bevor die H-Brücke öffnet, fließt ein Strom I im Motor.
  • Im Moment nach dem Öffnen der H-Brücke fließt aufgrund seiner Induktivität der gleiche Strom im Motor. Die Dioden D2 und D3 liefern den Pfad für den Strom.
  • Um die Dioden in Vorwärtsrichtung vorzuspannen, müssen wir eine Spannungsumkehr an der Motorspule erhalten.
  • Diese Schaltung beruht darauf, dass das Netzteil den Strom irgendwie vom Motor ableiten kann.

Wie in den Antwortkommentaren von gbulmer besprochen, vermute ich, dass die Dioden nur für die Versorgungsspannung (plus Sicherheitsmarge) und den maximalen Motorstrom auf der Grundlage von Abbildung 2 ausgelegt werden müssen.

Sie können diese "Antwort" als Wiki-Beitrag behandeln und sie gerne verbessern.

Ich würde zustimmen, dass sich die Spannung nicht ändern sollte, aber wenn der Motor blockiert und dann ausgeschaltet wird, wäre das nicht der Strom, vor dem die Dioden schützen müssten?
Einverstanden. Der Stillstandsstrom ist zu berücksichtigen gemäß " die Dioden sind nur für ... maximalen Motorstrom nach Bild 2 auszulegen " .
Ich denke, wie gbulmer erwähnt hat, ist es eher ein lockerer Prozess bei der Auswahl von Dioden als eine mathematische Formel. Ich persönlich bin damit nicht einverstanden, aber ich muss ein paar Dioden kaufen :) Gibt es also Bedenken, zu viel zu schätzen? Angenommen, Sie haben einen Motor mit einem Stillstand von 3 A anstelle einer 3-A-Diode. Kann eine 6-A-Diode sicherheitshalber Schaden anrichten?
Eine positive Sicherheitsmarge ist gute Ingenieurspraxis. Beobachten Sie einfach die Einschaltzeit der Diode. Langsame Dioden können zulassen, dass die Spannung lange genug negativ wird, um Schaden anzurichten. Kann jemand anderes dabei helfen?
Was ist die Einschaltzeit, auf die in einem Datenblatt verwiesen wird?
hey, ich war zufällig auf diese Antwort. Warum t=0+leiten diese Dioden (D2 und D3)? Ihre Spannungsetiketten zeigen, dass beide Anschlüsse auf demselben Potenzialniveau liegen.

Ich habe keine endgültige technische Antwort mit Erklärung dazu gesehen. Das ist also nur ein 'Strohmann' oder 'Tante Sally', die niedergeschlagen oder verbessert werden müssen.

Die zusammengefasste „Folklore“-Antwort, die ich von Leuten mit mehr Erfahrung als ich erhielt, lautete:

  • Die Dioden müssen jedoch mehr als den "normalen Betriebsstrom" verarbeiten
  • müssen nicht so viel wie den Stallstrom handhaben,
  • sollte eine Sperrspannung haben, die etwa 5x oder mehr höher ist als die Betriebsspannung
  • sollte viel schneller schalten als die PWM-Frequenz, aber
  • Die Body-Dioden eines MOSFET-H-Brückenschalters könnten sowieso ausreichen,

Das klingt alles vernünftig, fühlt sich aber unbefriedigend ad-hoc an. Also hätte ich auch gerne eine bessere Antwort mit Mathematik, Naturwissenschaften und Technik.

" Die Dioden müssen mehr als den 'normalen Betriebsstrom' vertragen, aber nicht so viel wie den Stillstandsstrom. " Ich habe nie darüber nachgelesen, aber es scheint mir, dass der schlechteste Strom, den die Diode jemals haben wird siehe ist der Strom in der Spule zum Zeitpunkt der Unterbrechung. Das wäre der Stallstrom. " ... sollte eine Sperrspannung haben, die etwa 5x oder mehr höher ist als die Betriebsspannung. " Ich frage mich, warum? Wenn sie in Sperrrichtung vorgespannt sind, sollten sie immer nur die Versorgungsspannung sehen. " ... sollte viel schneller schalten als die PWM-Frequenz. " Stimmt.
@transistor Mein Punkt ist, dass die Ideen plausibel klingen, aber "Handwinken" hatten. IIRC, die Rückwärtsspannung, beruhte auf der Grundlage, dass die Induktivität des Motors eine relativ hohe Spannung erzeugen könnte, die an die Dioden angelegt würde, wenn alle H-Brückenschalter geöffnet würden. AFAICT Es war ein Argument, dass der Strom durch den Motor niemals so groß sein könnte wie ein Stillstand, wenn er sich bewegt, und wenn er blockiert wäre, könnten die Rückströme niemals den Stillstandsstrom erreichen , da er ohne „Motor als Generator“ rein induktiv wäre ' Energie. Aber ich schrieb, ich hätte gerne technisches Denken und Mathematik.
Tut mir leid, wenn es nicht klar war, aber ich will überhaupt nicht mit dir streiten. Deine Antworten sind sehr plausibel. Ihre Antwort hat mich veranlasst, das Thema weiter zu durchdenken, und jetzt lassen Sie mich darüber nachdenken, was passiert, wenn alle H-Brückenschalter gleichzeitig geöffnet werden. Ich werde einen Schaltplan als halbgare Antwort veröffentlichen, um einige Kommentare zu generieren.
@transistor - Ich habe Ihre Kommentare in keiner Weise als negativ empfunden, ich hoffe, ich bin nicht zu "bullisch" rübergekommen. Ich denke, das OP hat eine gute Frage gestellt, die eine gute Antwort verdient, aber ich habe im Internet kein richtiges, überzeugendes technisches Modell gefunden. das ist erstaunlich. Ich habe gepostet, weil dies die Heuristiken sind, die ich gesammelt habe, aber sie sind nicht wirklich Wissenschaft und Technik. Ich freue mich, wenn sie niedergeschlagen oder richtig erklärt werden. Ich beschloss, die Ad-hoc-Erklärungen nicht in die Aufzählungszeichen zu setzen, um es als knappes „Strohmann“ oder „Tante Sally“ zu halten.
Kein Problem. Siehe meine "Antwort".
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