Ich versuche, eine geeignete Flyback-Diode für einen Gleichstrommotor zu bestimmen, der von einem N-Kanal-MOSFET gesteuert wird. Die Spezifikationen des Motors lauteten:
Rated current: 2 A
200 mA no-load current draw @ 12 V
12 A stall current @ 12 V
No load speed of 5,500 RPM
Der MOSTFET, den ich habe, ist IRF520.
Sollte die Freilaufdiode einen "maximalen durchschnittlichen gleichgerichteten Durchlassstrom" über 2 A, 200 mA oder 12 A haben?
(BEARBEITEN: Der Motor dreht sich nur in eine Richtung, daher gibt es keine H-Brücke.)
Beim Ausschalten führt die Flyback-Diode vorübergehend den gleichen Strom, den Ihr Motor verbraucht. Dieser Strom wird dann je nach Induktivität und Widerstand des Motors schnell abgebaut.
In den Datenblättern der Dioden finden Sie eine Nennleistung für sich nicht wiederholende Stoßströme, die normalerweise etwa 10 ms betragen. Die induktive Spitze beim Abschalten sollte nicht annähernd so lange andauern, so dass Sie, solange die Stoßfestigkeit Ihren maximalen Motorstrom (12 A) überschreitet, einsatzbereit sind.
Der maximale durchschnittliche Strom der Diode ist unwichtig, es sei denn, Sie schalten den Motor wiederholt schnell aus, z. B. für PWM. Verwenden Sie in diesem Fall den durchschnittlichen Strom, den der Motor aufnimmt.
Der IRF520 ist nicht für 12 A ausgelegt, was der Strom ist, den Sie beim Start oder beim Abwürgen des Motors erhalten. Sie sollten einen Mosfet mit mindestens 15A finden.
diode peak current> "Motorstillstandsstrom". Bei Verwendung von PWM, diode average current> motor rated current. Wenn PWM nicht verwendet wird, diode average currentmuss ausreichend größer als sein motor no-load current. Ich hoffe, ich habe das richtig verstanden.200mA, 2A oder 12A?
Wenn der offene Drain/Kollektor des Motors abschaltet, läuft der Motor bis zum Stillstand aus und der Strom zum Zeitpunkt des Umschaltens muss nur für eine kurze Zeitkonstante T = L / Rdiode aufrechterhalten werden, daher ist V ^ 2 / Rd = Pd minimal und <= 1A bewertet wird ausreichen. Dies muss natürlich ein wirklich schnelles Starten / Stoppen bei NAH 0 U / min beinhalten, was unwahrscheinlich ist, aber dann <12A REGELN GELTEN /
Wenn der Motor durch einen Gegentakt-Ergänzungstreiber oder eine Halbbrücke ausgeschaltet wird, fungiert der Schalter als Kurzschlussbremse und muss daher den Strom des blockierten Rotors bei maximaler Drehzahl aufrechterhalten, der dem Startstrom entspricht und in die entgegengesetzte Richtung arbeitet mit Entschleunigung für die Zeit, die zum Anhalten benötigt wird.
Daher ist der Wärmeanstieg größer, aber minimal, und es gelten die SOA-Kurven und Regeln für den Wärmeanstieg des Kühlkörpers, aber der Spitzenstrom von 12 A muss unter dem absoluten Maximum liegen.
In den meisten Fällen ist hier der 1N4001 oder ein gleichwertiges Gerät geeignet, das über den Schalter umgekehrt wird, sodass die Stromschleife dieselbe ist und eine Mindestfläche für niedrige EMI sein sollte, andernfalls direkt über die Spule des unidirektionalen Motors gelegt.
Sollte die Freilaufdiode einen "maximalen durchschnittlichen gleichgerichteten Durchlassstrom" über 2 A, 200 mA oder 12 A haben?
Wenn PWM unter Verwendung eines einzelnen FET (nicht „Halbbrücke“) angewendet wird, rezirkuliert die Diode während des „AUS“-Teils des PWM-Zyklus Strom durch den Motor. Daher muss es einen Spitzenstrom verarbeiten, der dem Motorstrom entspricht. Aber wie viel wird das sein und wie sieht es mit dem durchschnittlichen Strom aus?
Wenn das PWM-Verhältnis verringert wird, steigt das Verhältnis von Motorstrom zu Stromversorgungsstrom proportional an. Wenn der Motor bei 100 % PWM 2 A aus der Stromversorgung zieht, muss die Diode bei 99 % PWM ~ 2 A durchlassen, aber nur 1 % der Zeit. Bei 50 % PWM entspricht ein durchschnittlicher Netzteilstrom von 2 A einem Motorstrom von 4 A. Dieser Strom kommt zur Hälfte aus dem Netzteil und zur anderen Hälfte durch die Diode. In Ihrem Fall bedeutet dies, dass die Diode für einen durchschnittlichen Strom von mindestens 2 A ausgelegt sein muss.
Wenn sich jedoch die Drehmomentlast bei niedrigeren Drehzahlen deutlich verringert, verringert sich auch der Motorstrom, und die Diode kann einen niedrigeren durchschnittlichen Nennstrom haben. Beim Antrieb eines Propellers oder Lüfters (der Leistung proportional zur Kubikzahl der Drehzahl aufnimmt) würde ein maximaler durchschnittlicher Diodenstrom von ~ 0,25 A bei ~ 85% PWM auftreten.
In den meisten Anwendungen (wo niedrigere Drehzahl = reduzierte Last) ist ein durchschnittlicher Diodennennstrom gleich dem Motornennstrom mehr als ausreichend.
Wenn der Motor in einer einfachen Ein/Aus-Anwendung (kein PWM) verwendet wird, muss die Diode bei jedem Ausschalten des Motors nur eine Stromspitze verarbeiten. In diesem Fall sollte eine Spitzenleistung von 2 A ausreichen, und eine 200-mA-Diode wäre wahrscheinlich in Ordnung.
Der MOSTFET, den ich habe, ist IRF520.
Der IRF520 ist für einen absoluten maximalen Durchschnittsstrom von 6,5 A bei 100 °C ausgelegt, was nach viel klingt. Bei 2 A beträgt der typische Spannungsabfall jedoch ~ 1 V (mit 10-V-Gate-Treiber), sodass ~ 2 W abgeführt werden und ein Kühlkörper benötigt wird. Ein für höheren Strom ausgelegter FET sollte geringere Verluste haben und könnte möglicherweise ohne Kühlkörper verwendet werden. Um die Erwärmung zu minimieren und die Spannung am Motor zu maximieren, strebe ich normalerweise einen Spannungsabfall von 0,1 V oder weniger an, was R DSon <= 50 mΩ bei 2 A erfordert.
Bruce Abbott
RationalZerbrechlich