Richtige Platzierung der Freilaufdiode

Eine H-Brücke mit einer induktiven Last und Rücklaufdioden, die in die MOSFETs eingebaut (oder ergänzt) sind, beruht darauf, die induktive Rücklaufenergie in einen Kondensator über der Versorgung zu leiten, und daher wird die wahrgenommene Spitze zu einem relativ kleinen Anstieg Stromspannung.

Innerhalb eines PWM-Zyklus (zum Beispiel) wird diese kleine Spannungsrampe ausgenullt. Was Sie über mehrere Zyklen sehen, ist eine kleine dreieckige Brummspannung, die den Stromschienen überlagert ist. Was Sie erhalten, ist eine Energierückgewinnung und eine Effizienzsteigerung durch Speicherung und Wiederverwendung dieser Energie.

Bestimmen Sie also die Streuinduktivität der Last, schätzen Sie den Spitzenstrom in der induktiven Last und berechnen Sie die Kapazität der Stromversorgung, die erforderlich ist, um die Welligkeit auf (vielleicht) 1 Vp-p zu begrenzen.

Ich bin dafür, die H-Brücke so effizient wie möglich zu nutzen.

1. Ergänzung zu Daniels Antwort - Schlagen Sie die Durchbruchspannung im Datenblatt eines Fernsehgeräts nach. Da gibt es eine beachtliche Bandbreite. Es kann sehr schwierig sein, das TVS so zu spezifizieren, dass es niemals leitet, selbst wenn die Versorgung während der Einschaltzeit im oberen Toleranzbereich liegt, aber es leitet immer (Durchbruch), bevor die Body-Dioden dies tun, selbst wenn die Versorgung im unteren Toleranzbereich liegt während der Auszeit.

2. Der Blindstrom des Induktors, wenn die Schalter ausgeschaltet sind, wäre nicht größer als der getriebene Strom, wenn die Schalter eingeschaltet sind. Dieselbe Kapazität, die verhindert, dass die Versorgung beim Einschalten absackt, sollte auch verhindern, dass die Versorgung in ähnlichem Verhältnis ansteigt, wenn sie ausgeschaltet ist.

3. Die Verwendung eines Widerstandselements zum Klemmen der vollen Spannung bedeutet, dass die Energie dissipiert und verschwendet wird. Wenn die reaktiv gespeicherte Energie (meistens) auf die Kapazität der Versorgung zurückgeführt wird, wird sie recycelt und nicht als Wärme abgeführt.

Wenn Sie die TVS-Klemmung weiter untersuchen möchten, schauen Sie sich bidirektionale Geräte an.

Antwort auf das neue Diagramm in Frage:

Der neue Schaltplan, den Sie gezeigt haben, macht keinen Sinn, selbst wenn Sie an irgendeiner Stelle einen Vorrat hinzufügen.

Unten ist nur ein Buck-Regler. Manchmal sieht man es speziell für LED-Anwendungen so gezeichnet.

Wenn der Schalter ausgeschaltet ist, wird die gespeicherte Energie des Induktors an die Last (und C1, das die Last versorgt) übertragen. Sie möchten nicht besonders, dass der "Rücklaufstrom sehr schnell abklingt", diese Energieübertragung ist ein wesentlicher Bestandteil des Schalt-Buck-Betriebs. Wenn der Strom nie nachlässt, ist das der Dauerstrommodus.

Wenn Sie D1 durch einen aktiven Schalter ersetzen, handelt es sich um einen synchronen Buck oder eine Halbbrücke. Suchen Sie einfach nach diesen Namen, es sind viele Informationen verfügbar.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Ich glaube nicht, dass Sie dies so tun möchten, da die Rückwärtsschwellenspannung für den Zener gleich oder größer als die Versorgungsspannung sein muss, um einen Rückwärtsdurchbruch während des normalen Betriebs zu verhindern.

Wenn Sie also SO viel Spannung über die Diode für den Freilaufstrom schieben müssen, passieren zwei Dinge:

1. Die Diode wird sich SEHR erwärmen (signifikanter Strom x signifikante Spannung = POWER)
2. Die Diode könnte nicht einmal leiten

Wenn im Fall von Nr. 2 der Rückwärtsdurchbruch des Zener größer ist als die Versorgungsspannung plus Vf der Body-Diode im MOSFET, fließt der Strom sowieso nur durch die Body-Diode.

Die eigentliche Funktion dieser Dioden in einer H-Brückenschaltung besteht darin, diesen Strom von den MOSFET-Body-Dioden fernzuhalten, was die Verlustleistung und die Betriebstemperatur reduziert.

Bei Low-Power-H-Brücken werden die Dioden oft ohne Probleme weggelassen.

Außerdem müssen keine D1-D4-Zener hergestellt werden. Sie können normale Siliziumdioden sein, da sie nur leiten und Vdd und Masse klemmen müssen.