Dlaczego diody typu flyback w zasilaczu do uszkodzenia mostka H?

Obecnie uczę się o prowadzeniu małego silnika prądu stałego (~ 5 V). Moje dotychczasowe badania wykazały, że L298N może być dobrym wyborem, aby szybko uruchomić coś. Jednak staram się również zrozumieć, co się dokładnie dzieje (tj. Wewnętrzny mostek H) i jest coś, co nie jest dla mnie jasne. Przykładowy obwód w arkuszu danych na stronie 6 wykorzystuje cztery diody typu flyback w konfiguracji, która wydaje się być wspólna dla mostków H (ponieważ inne strony zalecają podobne obwody mostków H). Konfiguracja, pomijając na chwilę L298N, zasadniczo wygląda następująco:

Teraz, jeśli dobrze to rozumiem, diody te zapewniają ścieżkę dla silnika, aby utrzymać przepływ prądu, gdy MOSFET są wyłączane, aby zapobiec dużym skokom napięcia. Wydaje się jednak, że ścieżka tego prądu biegnie prosto przez źródło zasilania w odwrotnym kierunku . Oznacza to, że jest odwrócony w stosunku do kierunku prądu, który normalnie dostarcza źródło zasilania. Wskazano to na poniższym rysunku.

Ponieważ jestem stosunkowo nowy w świecie elektroniki, wydaje się to dziwną rzeczą do zrobienia. Rozumiem, że działa to na papierze, jeśli źródło zasilania jest idealnym źródłem stałego napięcia. Ale czy w rzeczywistości jest to bezpieczne? Powiedzmy, że używam kilku baterii alkalicznych do zasilania mojego projektu, wtedy ten prąd odwrotny wydaje się ładować. A strona Wikipedii o bateriach alkalicznych mówi:

Próby ładowania mogą spowodować pęknięcie lub wyciek niebezpiecznych płynów, które spowodują korozję sprzętu.

A co jeśli używam zasilacza laboratoryjnego lub nawet regulatora napięcia jako źródła napięcia? Sposób obchodzenia się z prądem wstecznym nie ma dla mnie większego sensu i martwię się, że mógłbym wysadzić mój sprzęt. Czy ktoś mógłby mi wyjaśnić, dlaczego powyższy obwód jest w rzeczywistości bezpieczny? A jeśli nie jest to bezpieczne, to dlaczego wiele stron go poleca i jakiego obwodu powinienem użyć?

Diody służą dwóm różnym celom.

1. Podczas hamowania odzyskowego zwracają wygenerowane napięcie do zasilacza (gdzie przy odpowiedniej elektronice można go użyć do naładowania akumulatora). Należy zauważyć, że jeśli silnik nie pracuje powyżej swojej normalnej prędkości, generowane napięcie nie będzie wyższe niż napięcie zasilające, więc mieści się w zakresie napięcia znamionowego zasilacza. Dlatego zasilacz normalnie może to wytrzymać - ale jeśli nie będzie w stanie zaabsorbować prądu (aby naładować akumulator lub wrzucić go do rezystora hamującego), efekt hamowania będzie niewielki lub żaden.
2. Diody zwracają również impulsy indukcyjne (ze szczotek silnika) do źródła zasilania, i mogą to być setki woltów, przez bardzo krótki czas, co może okazać się destrukcyjne dla zasilaczy. Następnie, aby odpowiedzieć na rzeczywiste pytanie - zasilanie MOŻE zostać uszkodzone przez skoki wysokiego napięcia, więc jego projektant musi podjąć środki ostrożności, aby zapobiec temu uszkodzeniu - jak cewka indukcyjna (koralik ferrytowy) szeregowo, i duże kondensatory odsprzęgające na zasilaniu, a być może przejściowe tłumik lub warystor do pochłaniania stanów nieustalonych WN

Zauważ, że generalnie nie ma wystarczającej ilości energii w tych kolcach, aby wyrządzić jakiekolwiek szkody pierwotnej komórce, więc zrelaksuj się, jeśli podłączasz most prosto do akumulatora. Problemem mogą być jednak regulowane materiały eksploatacyjne, które nie są przeznaczone do napędzania silników.

Jeśli silnik wytwarza energię, moc netto silnika musi być dodatnia, więc prąd netto z akumulatorów musi być w kierunku, w którym je wyczerpuje, więc wszystko jest w porządku.

Jeżeli silnik jest hamowany regeneracyjnie, wówczas energia może wypłynąć z silnika i może podnieść napięcie zasilania i naładować akumulatory (jest to korzystne w pojazdach elektrycznych). Z małym silnikiem podłączonym bezpośrednio do ogniw pierwotnych nie trzeba się na ogół martwić, ale jeśli masz zasilacz, który nie jest w stanie zatopić prądu (np. Prostownik + filtr), może to powodować problemy, jeśli kondensator nie jest wystarczająco duży.

Nie znam się zbyt dobrze na silnikach, ale ryzykuję tutaj odpowiedź. Podczas modelowania obwodów elektrycznych, powiedzmy za pomocą SPICE lub podobnego pakietu, zasilacze prądu stałego są zwykle modelowane jako zwarcia do masy. Zazwyczaj jest to krótko wyjaśnione w podręcznikach elektrotechniki elementarnej.

Przypomnijmy również, że zasilacz prądu stałego będzie generalnie wykorzystywać kondensatory na całej swojej mocy wyjściowej, zwykle w celu wygładzenia tętnienia. Kondensatory te działają jako „zwarcia do ziemi” dla prądów przejściowych.

Zwykle przetworniki po stronie wysokiego są używane do sterowania silnikami szczotkowymi lub krokowymi i przełączaniem biegunów BLDC, natomiast strona dolna do PWM w celu ograniczenia prądu, momentu obrotowego i przyspieszenia.

Gdy sterownik po stronie niskiego napięcia wyłącza się, napięcie rośnie i prąd płynie wraz ze zwarciem do V +, więc prąd nie przepływa przez akumulator ani zasilanie po wyłączeniu. Nadal działa po stronie wysokiego sterownika i przeciwnej biegunowości silnika po stronie wysokiej diody.

Naprzemiennie z polaryzacją i kierunkiem w ten sam sposób blokuje prąd do źródła zasilania, gdy nadal krąży on przez przeciwny sterownik, aż do kilku stałych czasowych L / R.