Halbbrücken-Low-Side-Mosfet vs. Flyback-Diode

Ich beabsichtige, diesen High-Side-Schalter in einer PWM-Anwendung mit einem 12-V-Bürstenmotor zu verwenden, der einen Dauerzustand von max. 8 A zeichnet: https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/MC33981.pdf

Der Schalter ermöglicht eine Halbbrückenkonfiguration, bei der ein externer Low-Side-MOSFET über die Last gelegt wird, wie im folgenden Diagramm gezeigt:

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In dem Dokument heißt es:

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Ich verstehe nicht, warum eine verringerte Verlustleistung in dieser Anwendung wünschenswert ist, außer aus thermischen Gründen.

Bei Verwendung einer Diode würde die in der induktiven Last gespeicherte Energie schneller abgebaut, wenn die High-Side entfernt wird. Ich bin mir nicht sicher, wie sich ein Reststromfluss durch die Induktivität vor dem nächsten Einschaltzyklus der PWM auf das System auswirken würde, aber ich nahm an, dass dies nicht wünschenswert ist.

Warum wäre in diesem Fall ein Mosfet ein wünschenswerter Ersatz?

Antworten (2)

In einem Schaltwandler ist dies wünschenswert, da es bedeutet, dass der Strom in der Induktivität niemals auf Null abfällt, sodass Sie im kontinuierlichen Modus statt im diskontinuierlichen Modus laufen können, wodurch weniger Welligkeit und Rauschen erzeugt werden (ich denke ... so etwas). .

In einem Motor ist dies wünschenswert, da Sie nicht die gesamte Energie, die in den Aufbau des Magnetfelds am Ende jedes PWM-Zyklus gesteckt wird, wegwerfen, nur um mehr Energie zu verwenden, um es im nächsten PWM-Zyklus wieder aufzubauen. Es ist ein bisschen so, als würde man sein Auto ständig anhalten und ohne Grund beschleunigen, um eine Durchschnittsgeschwindigkeit beizubehalten. Es verschwendet Gas. Es ist effizienter, einfach mit einer konstanten Geschwindigkeit zwischen den beiden Extremen zu fahren, weil Sie keine Energie verschwenden.

Sie wählen normalerweise eine PWM-Frequenz, die hoch genug ist, um die Welligkeit des Stroms durch den Motor zu begrenzen, um Drehmomentoszillationen und hörbare Geräusche zu verhindern, sodass der Strom während der Ausschaltperiode nur bei sehr niedrigen Arbeitszyklen auf Null abfällt. Bei einer Einschaltdauer von 50 % läuft der Motor mit etwa halber voller Drehzahl, und der Strom durch die Freilaufdiode ist für die Hälfte der Zeit gleich dem Motorstrom - wenn Sie also 8 A passieren, würden Sie 3- 4 W mit einem Vorwärtsabfall von 0,8 - 1,0 V über der Diode - genug, um die Verlustleistung reduzieren zu wollen.

Diese 3-4 W stellen die Energie dar, die vom Feld beim Abklingen des Motors abgeführt wird, und wenn Sie dies erheblich reduzieren können, reduzieren Sie die Abnahmerate des Stroms während der Ausschaltperiode, sodass die Einschaltperiode kürzer sein kann, um den Verlust wiederzugewinnen und aufrechtzuerhalten gleiche Durchschnittsgeschwindigkeit - dadurch verbessert sich der Wirkungsgrad von Motor und Antrieb. Diese Verbesserung ist am deutlichsten bei niedrigen Geschwindigkeiten (niedrige PWM-Arbeitszyklen) und reduziert sich bei voller Geschwindigkeit auf Null. Für batteriebetriebene Geräte lohnt sich dieser Effizienzgewinn.