Fly-Back mit H-Brücke

Vielleicht könnten Sie einen Bremswiderstand mit einem Low-Side-Mosfet verwenden. Diese Methode wird häufig in Wechselstrommotorantrieben verwendet, bei denen die Versorgung (AC) die regenerative Energie nicht verarbeiten kann.

Verwenden Sie besser einen LC-Filter und berücksichtigen Sie den ESR von grundlegend bis$1/t_R$

Jede Versorgung wird einen niedrigen Zo bei DC haben, aber Zo steigt auf einen großen Wert, was Lastregelungsfehler verursacht, wenn die Bandbreite auf Einheitsverstärkungsrückkopplung reduziert wird.

Wenn der DCR des Motors R ist, dann ist für einen Wirkungsgrad im besten Fall von 98 % (unter Vernachlässigung parasitärer Verluste) RdsOn = 1 % von DCR und ESR von Caps viel niedriger als das harmonische Leistungsspektrum von f -40 dB$f_{-3dB} = n/t_R$wo$n$ändert sich mit 1 / % Einschaltdauer.

Die Kappenimpedanz bei einer Schaltrate von z. B. 30 kHz und einer Anstiegszeit von 10 ns hat Oberwellen bis 300 MHz, die 4 Dekaden mehr umfassen, als die meisten großen Kappen für einen ultraniedrigen ESR verarbeiten können, sodass 3 Kappen benötigt werden. zB 1000uF Alaun 10uf Tantal 0,1 uF Kunststoff

Die Cmax-Bewertung hängt von Zc der Kappe und DCR und ZL(f) des Motors, RdsOn von MOSFETs und der Impedanz von Gleiskabeln ab. Totzeitstrom muss während des Anlaufs aufgenommen werden. DCR steht für maximalen Strom.

Der Strompfad der Klemm-Avalanche-Diode nimmt den gleichen Strom und Pfad wie der MOSFET-Schalter, um den Flyback-Impuls während der Totzeit (~1us) der PWM zu absorbieren.

Sie können den Verlustfaktor <0,01 für jede Kappe berechnen. gegenüber 0,05

Bei PWM-betriebenen DC-Motoren (mit Frequenzen im kHz-Bereich und höher) müssen wir uns mit der Gegen-EMK der Spule befassen , und rezirkulierter Rücklauf ist die sinnvollste Option. Die ganze Idee ist, den Strom durch die Spule konstant zu halten, und ein niedriger Widerstand offener MOSFETs hilft sehr.

Übrigens möchten Sie beide oberen MOSFETs offen halten, da ein offener MOSFET einen viel geringeren Spannungsabfall als eine Diode hat. Sich auf Flyback-Dioden zu verlassen, führt zu erheblichen Verlusten, und Zener-/Widerstands-Bypässe machen es nur noch schlimmer.

Bei Konstantstrom-Motorsteuersignalen (mit viel niedrigeren Frequenzen) ist der wichtigste Faktor, mit dem wir uns befassen müssen, die Gegen -EMK des Motors , der beginnt, als Generator zu wirken, der durch seine eigene Trägheit angetrieben wird. In diesem Fall bedeutet die Bereitstellung eines niederohmigen Pfads für den erzeugten Strom, dass Sie den Motor aktiv bremsen. Wenn Sie dies möchten, können Sie den rezirkulierten Flyback bis zu einer bestimmten Grenze weiter verwenden, da die kinetische Energie von Ihren MOSFETs und Flyback-Dioden abgeleitet wird. Über diese Grenze hinaus müssten Sie einen Ballastwiderstand verwenden, um die Wärme abzuleiten.

Wenn Sie nicht aktiv bremsen möchten, verwenden Sie normalerweise einen Zener-Bypass. Es sollte beachtet werden, dass ein Gleichstrommotor außer in Sonderfällen (wie ein Elektroauto, das bergab fährt, wo die Reibung durch die einfallende mechanische Energie in den Schatten gestellt wird) keine höhere Spannung erzeugen kann, mit der er gerade gefahren wurde. Der Zener wird also normalerweise nur benötigt, um die Gegen-EMK der Spule zu absorbieren, und soll dann nicht mehr leiten. Es absorbiert nur Spulenenergie, nicht die kinetische Energie des Motors (die MOSFETs im Falle eines rezirkulierten Rücklaufs auch absorbieren müssten).

Zener + Kondensator ist eine nette Idee, aber nur, wenn Ihre MOSFETs auf eine deutlich höhere Spannung als die Schienenspannung ausgelegt sind und Sie es sich leisten können, Ihren Motor mit einer Spannung zu betreiben, die Sie nicht genau steuern können.

Was ist der beste Weg, um mit dem Rücklaufstrom umzugehen?

Das Problem besteht darin, dass LDOs in der Regel unidirektionale Stromlieferanten sind (Emitter- oder Drain-Folger) und daher die Ausgangsimpedanz des Reglers den Stromkreis öffnet und eine höhere Versorgungsspannung erzeugt, wenn die Energie nicht auf energieeffiziente Weise rezirkuliert wird.

Dies ist weniger ein Problem bei der Batterieleistung, als dass sie Fly-Back-Energie speichern kann.

Quellen des Rücklaufstroms:

1) Totzeit während der Kommutierung

• Rezirkulation unter Verwendung von Schottky-Dioden zur High-Side-Schiene mit PWM auf der Low-Side ist die traditionelle Lösung
• Rezirkulation unter Verwendung von N-Kanal-Shunt-FETs über High-Side-Schalter, benötigt jedoch eine Bootstrap-Spannung, da die Gate-Spannung höher als V + sein muss, ist eine teurere, aber möglicherweise geringere aktive Leistung, die in Treibern verschwendet wird, die jetzt für einen kurzen Zeitraum T = L / R vom Motor absorbiert werden .
  • Der VI-Abfall bestimmt in beiden Fällen die Verlustenergie während der L/R-Abklingzeit, T für E = V(t) * I(t) * T [Wattsekunden], wobei der Strom wie vor der Kommutierung beginnt und dann auf Null abfällt und geht in die gleiche Richtung durch die Spule, während der Spannungsabfall über dem Schalter umgekehrte Polarität hat. I(t)*ESR*Vf der Diode bestimmt den momentanen Leistungsverlust, aber da dieses Diodenstrom-Tastverhältnis während einer PWM-Periode normalerweise niedrig ist, müssen die Nennströme gleich oder größer als die des FET sein, aber der Wärmeanstieg hängt von der Thermik ab Widerstand und Verhältnis des Spannungsabfalls von Diode zu FET vor und nach dem Schalten.
  • Wenn man synchrone Nulltal-Resonanzschalter hat, kann es möglich sein, die Energie während des Ausschaltens in eine LC-Last zu übertragen, aber da sie diskontinuierlich ist, ist es möglicherweise nicht einfach oder sogar möglich, die LC-Resonanzfrequenz mit der PWM-Kommutierungsrate zu synchronisieren mit Nullphasenverschiebung (Nulltalschaltung)

2) Änderung der Drehmomentrichtung

• In diesem Modus fungiert der Motor als Generator gespeicherter Energie für beide und fungiert als elektronische Bremse und stoppt dann.
• Der regenerative Modus impliziert, dass Sie etwas haben, in dem Sie die Energie speichern können, z. B. einen Ultracap oder eine Batterie, und funktioniert nicht mit einem LDO.
• Der degenerative Modus impliziert, dass Sie die gespeicherte Energie im Generator abbauen oder einige andere Schalter auf eine Dummy-Last umstellen möchten.
• da dies eine viel höhere Rücklaufenergie ist als der gespeicherte Strom in der Spuleninduktivität, da sie die Trägheit des Motors und der Last hat, um die gespeicherte kinetische Energie zu erzeugen.