H 橋直流電機(jī)應(yīng)用中慢衰減模式和快衰減模式的區(qū)別
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2023-11-01 17:29:13 | 757 次閱讀
H 橋是一個(gè)相當(dāng)簡單的電路。它包含四個(gè)獨(dú)立控制的 FET(或 BJT,但 FET 現(xiàn)在更常見),用作開關(guān)元件,用于引導(dǎo)電流流過負(fù)載(通常是感性負(fù)載,例如電機(jī))。下圖 1 顯示了 H 橋中的“H”?!?/p>

使用 H 橋時(shí)請(qǐng)注意:切勿開啟同一側(cè)的兩個(gè) FET,即 Q1 和 Q2,或 Q3 和 Q4。這樣做會(huì)創(chuàng)建一條從正軌到地的阻抗非常低的路徑,而產(chǎn)生的高電流(通常稱為“擊穿”)可能會(huì)損壞 FET。
快速衰減模式
我前面提到的直流電機(jī)項(xiàng)目要求電機(jī)在禁用時(shí)能夠快速停止在特定位置。因此,考慮到這一要求,我首先確信采用快速衰減模式正是我所需要的。假設(shè)“快速衰減”對(duì)應(yīng)于快速減速是合理的。我錯(cuò)了。在閱讀了這個(gè)問題后,我意識(shí)到術(shù)語慢衰減和快衰減與流經(jīng)電感器的電流相關(guān),并且與直流電機(jī)的行為沒有直接關(guān)系。
總結(jié)一下這一點(diǎn):不要認(rèn)為快速衰減會(huì)使電機(jī)很快停止,因?yàn)閷?shí)際上恰恰相反。 “快速衰減模式”這個(gè)名稱指的是這種模式允許電機(jī)線圈電流非??焖俚厮p到零。下面的圖 2 描述了源自 V bat 的電流,然后流經(jīng) Q1、電機(jī)繞組和 Q4 到達(dá)接地節(jié)點(diǎn)。在此情況下,電機(jī)通電并正常轉(zhuǎn)動(dòng)。


不要忘記,投籃是一個(gè)大禁忌。因此,我們必須先禁用一個(gè) FET,然后再啟用另一個(gè) FET - 我們必須“先斷后合”。幸運(yùn)的是,當(dāng)使用 DRV8801 和其他電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片時(shí),我們不必?fù)?dān)心這種先斷后通的情況,因?yàn)樗怯?IC 自動(dòng)處理的?! ∽詈螅鶕?jù)您的應(yīng)用,可能不需要使用快速衰減模式。相反,您可以選擇簡單地使用上面提到的反激二極管或體二極管。然而,二極管何時(shí)開始導(dǎo)通的時(shí)間未知,這在您的應(yīng)用中可能重要也可能不重要。根據(jù)TI 的社區(qū)支持頁面,“一般來說,高電感電機(jī)、高運(yùn)行速度或高微步進(jìn)通常需要快速衰減,這些電機(jī)都需要電流快速變化?!?此外,如果FET 的導(dǎo)通電阻導(dǎo)致壓降低于二極管的正向電壓,則快速衰減模式可以降低功耗。

圖 4.作為快速衰減模式的替代方案,您可以使用體二極管或外部反激二極管為衰減感應(yīng)電流提供路徑。圖片由TI 的 SLVA321 應(yīng)用說明提供(圖 3)。
慢衰減模式讓我們回顧一下圖 2,其中電機(jī)正常運(yùn)行。現(xiàn)在,我們不再像快速衰減模式那樣打開 Q2 和 Q3 并關(guān)閉 Q1 和 Q4(圖 3),而是禁用 Q1 并啟用 Q2(參見下面的圖 5)?! ?**注:兩個(gè)低側(cè) FET 或兩個(gè)高側(cè) FET 均可用于慢衰減模式。

盡管電流衰減較慢,但該模式可以更快地降低電機(jī)速度。當(dāng)直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。我們可以將其視為電機(jī)慣性或存儲(chǔ)能量的表現(xiàn)。在快速衰減模式下,盡管電流衰減很快,但隨著存儲(chǔ)的能量逐漸耗散,電機(jī)將滑向零角速度。
當(dāng)我們啟用 Q2 和 Q4 時(shí),我們將在兩個(gè)電機(jī)端子之間創(chuàng)建一條低阻抗路徑。這實(shí)質(zhì)上縮短了反電動(dòng)勢(shì),從而使電機(jī)存儲(chǔ)的能量能夠更快地耗散。結(jié)果是快速減速,以至于術(shù)語“制動(dòng)”與緩慢衰減模式相關(guān)聯(lián)。
因此請(qǐng)記住,“慢”和“快”的名稱與通過感性負(fù)載(例如電機(jī)繞組)的電流衰減率直接相關(guān),而不是與電機(jī)角速度的降低相關(guān)。
總之
快速衰減模式會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)電流快速減少,并允許電機(jī)滑行至零速度。慢衰減模式導(dǎo)致感應(yīng)電流減少較慢,但會(huì)產(chǎn)生快速減速。
下面的圖 6 總結(jié)了這兩種衰減模式的當(dāng)前路徑。
圖 6. DRV8801 中的電流路徑。圖片由TI 的 DRV8801 數(shù)據(jù)表(第 14 頁)提供。
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