Wo muss ein Kondensator platziert werden, um Lichtbögen in einem Gleichstrommotor mit Bürsten zu verhindern?

Grundlegend für das Design einer H-Brücke, die einen Gleichstrommotor antreibt, ist ein Massenspeicherkondensator über der Versorgung der H-Brücke. Dieser Kondensator „saugt“ die übrig gebliebene Energie im Motor auf, die sich auf die Stromschiene drängt. Daher dient diese Kapazität (von Ihrer Schaltung impliziert) dazu, die Spannungsversorgung etwas zu stabilisieren, und kann in vielen Fällen Bremsenergie zurückgewinnen.

Die vier Kondensatoren in Ihrem Stromkreis können also als äquivalent zu einem Hauptversorgungskondensator und einer lokalen Lichtbogenunterdrückung angesehen werden. Es gibt natürlich viele Möglichkeiten, eine Katze zu häuten.

Persönlich mag ich den Ansatz mit vier Kondensatoren nicht, weil die Mosfets es mit ihrer eigenen parasitären Kapazität schwer genug haben. Ich bevorzuge einen guten Solid-Bulk-Kondensator über den Schienen und einen RC-Snubber über dem Motor, aber wie gesagt, es gibt viele Möglichkeiten ....

Es hängt davon ab, ob . Das ist keine einfache Ja/Nein-Antwort.

Es ist besser für die Quelle EME oder EME, aber möglicherweise nicht den kommutierten Temperaturanstieg der Bürste zu laden, um Lichtbogenenergie zu absorbieren, wenn ein Bürstenmotor unter vollem Anlaufstrom (x10) läuft.

Die schematische Leiterbahn und die Kabelimpedanz/-induktivität sind nicht dargestellt, daher sind transienter Fluss und EME des Schleifenstroms nicht bekannt. Somit kann es in 2D-Simulationen zeigen, wo der Stromimpuls beim Leiten ansteigt und der Strom während der Totzeit abfällt.

Aber wie viel Interferenz wird erzeugt?

Simulationen können auch ein CM-Ungleichgewicht und eine Richtung des Lichtbogenstroms während der Kommutierung und einen Welligkeitsstrom ^ 2 * ESR = Pc der Kappe und somit einen Temperaturanstieg und -abfall von MTBF von ca. 50% pro 10 ° C-Anstieg zeigen.

Aber es wird nicht wie COMSOL funktionieren und das Übersprechen der gegenseitigen Induktion von Interferenzen zu hochohmigen Signalen grafisch darstellen. (Erweiterte 3D-EM-Physik)

In Extremfällen kann RC//C mehr Energie absorbieren und EME-Rauschen besser filtern und möglicherweise den Temperaturanstieg des Motorkontakts gut oder schlecht beeinflussen, je nach Dämpfung oder Überbrückung der Kappe, wodurch es schlimmer wird.

Kabel sind das größte Problem oder die größte Antennenquelle für Gleichtakt-EMI oder EME, wie manche es lieber nennen. Aber auch die Verschlechterung der Motorkontakte durch die Lichtbogenenergiedissipation ist ein entscheidender Konstruktionsfaktor und begrenzt den Ripple-Strom-Nennspielraum.

Aber wenn Sie sich nicht um EME kümmern, kann der Motor die Lichtbogenbildung während der Abschaltdauer von V = LdI / dt reduzieren, aber den Strom während V / ESR = CdV / dt für eine kürzere Dauer, aber möglicherweise einen höheren Strom erhöhen, es sei denn, RC // kleiner C mit CM-Drossel am Motorkabel. Je nach Layout kommen also beide Methoden in Betracht.

Dioden fügen zusätzlich zu Coss auch eine gewisse Kapazität hinzu.

Die andere Sorge ist, welche Diode einen niedrigeren ESR hat? Externe oder interne Komponenten von MOSFETS. Wenn C der Diode steigt, wenn der ESR mit steigender Pd-Bewertung abfällt, haben Sie bereits eine gewisse Totzeit-Lastkapazität und die Stromrichtung von den Dioden ist die gleiche wie beim vorherigen leitenden FET, sodass die Dioden in der Nähe sein müssen, um RdsOn zu schalten konstante Spannung vom aktuellen FET-Schalter während der Totzeit.

Wenn es also richtig gemacht wird , wird das Halten des Kommutierungsstroms zum Motor von den Schaltern zu Dioden, die den Strom führen, durch die konzentrierte Kapazität über den Schaltern effektiver abgebaut als über dem Motor, da das Kabel die Rauschantenne ist. Dies erfordert auch, dass das Treiber-zu-Gate- und Motorverhältnis von RdsOn niedrig ist, um die niedrige ESR-Diodenkapazität und die EMI-Shunt-Kappe <=0,1 uF gemäß DCR der Motorstrombegrenzung aus dem Wicklungswiderstand zu treiben. Typischerweise ist das Verhältnis >20 oder < 5 % Verlust mit ...
Verhältnis =Motor DCR/ RdsOn von Drain und
=. Gate-Treiber RdsOn / Drain RdsOn für grobe Faustregeln 20 ist mindestens nicht 1000, während einige 100: 1 sind

Um Motorbürstenlichtbögen herauszufiltern, funktioniert ein MOV mit einer Größe von 20 mm bis 40 mm und einer Nennleistung von 150 % der Stromversorgung einwandfrei.

Dies kann zusätzlich zu einem RC-Snubber sein, z. B. 10 Ohm in Reihe mit 100 nF. Ein Snubber hilft dabei, Rauschen jederzeit zu reduzieren, während ein MOV Transienten mit Hochspannungsspitzen absorbiert.

Ein Kondensator kann direkt über den Motorkontakten platziert werden, ist jedoch darauf beschränkt, nur zufälliges HF-Rauschen zu filtern, und sollte nicht über 1 nF liegen.

Eine Kombination dieser Schritte sollte die Dinge beruhigen. Beachten Sie, dass Sie die Bürstenlichtbogenbildung nicht auf Null setzen können, aber eine Reduzierung um 90 % - 99 % wäre sehr gut.

Die im Bild gezeigten Kondensatoren und Dioden dienen zum Schutz der MOSFETs, nicht des Motors. Idealerweise sollte C1 >> C4 nicht über 10 nF liegen, sonst wirken sie wie eine kapazitive Last auf die MOSFETs.