H 橋電機(jī)控制電路
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2023-01-30 16:44:21 | 262 次閱讀
該電路顯示了一個由四個 MOSFET 組成的全橋。在正向驅(qū)動中,電流必須沿淡綠色箭頭 A 的方向從電池正極流過,通過 Hi1,通過電機(jī),然后通過 Lo2 流向電池負(fù)極。反向驅(qū)動時,電流必須按紅色箭頭C的方向流動。以目前IC和N溝道MOSFET的狀態(tài),只有傻瓜或受虐狂才會把hi-??side作為主要的有源開關(guān)元件,所以很正常將PWM應(yīng)用于loside MOSFET,并讓Hi-side扮演更被動的角色。
因此,對于正向驅(qū)動,Hi 1 將永久打開,Hi2 關(guān)閉,Lo1 關(guān)閉和 Lo2 打開,可能在 PWM 模式下被斬波。如果使用 PWM,那么,當(dāng) Lo2 關(guān)閉時,電機(jī)電流仍需要保持沿同一方向流動,這是由電機(jī)的電感強(qiáng)制執(zhí)行的,并且它將使用 Hi2 作為“飛輪”二極管,如黑色部分所示綠色箭頭 B。在飛輪期間,hiside MOSFET 是否導(dǎo)通并不重要:如果它導(dǎo)通,則應(yīng)用電阻損耗,而不是會導(dǎo)致更多損耗的二極管壓降。
反向驅(qū)動則類似,Hi2 永久開啟,Lo1 斬波和 Hi 1 飛輪。適用紅色 (C) 和橙色 (D) 箭頭。
請注意,您需要為高端柵極驅(qū)動器使用靜態(tài)泵電源。除非輸出正在切換,否則自舉式電荷泵將無法工作,并且在電機(jī)全速運(yùn)行時,橋中沒有任何東西在切換,因此自舉將失敗。
設(shè)計的其余部分取決于您想要制作電路的“安全”程度。一個合適的商業(yè)控制器需要經(jīng)受住用戶對其所做的幾乎所有操作,并且需要在所有四個象限中提供適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)。所以它需要對橋的兩半進(jìn)行電流限制,不僅在驅(qū)動模式下,而且在再生模式下。這當(dāng)然大大增加了復(fù)雜性!
那么——再生制動呢?考慮到您可能希望對低端晶體管進(jìn)行 PWM 切換并且電流監(jiān)控最容易在低端 MOSFET 中完成,請考慮正向再生制動。正向驅(qū)動電流是綠色箭頭 A。因此在正向制動期間,電流相對于此反向。在正向驅(qū)動中,電機(jī)的左手端為正極(它通過打開的 Hi1 連接到電池 +)。在正向制動中,電機(jī)的反電動勢與正向驅(qū)動的極性相同(因?yàn)殡姍C(jī)旋轉(zhuǎn)方向相同),但電流必須反向(藍(lán)色箭頭)。所以電機(jī)的左端仍然是正的。因此,我們必須永久打開 Lo2,將電機(jī)的 RH 側(cè)與電池負(fù)極短路,并且我們必須使用 PWM 信號將 Lo1 斬波打開和關(guān)閉。這樣 Lo1 仍然在正電壓和正電流下工作,更容易考慮和更容易用于電流檢測和電流限制。如果 Lo 1 正在斬波,那么當(dāng)它關(guān)閉時,電機(jī)感應(yīng)能量仍會導(dǎo)致電流流動并且它會想要飛輪通過 Hi1(記住,Lo2 全時開啟)回到電池中,提供再生(反向當(dāng)前箭頭 A)。
對于反向,制動時我們需要全時打開 Lo1 并切斷 Lo2。
當(dāng)然還有其他可能的方案,但它們要么涉及切斷高邊,要么檢測負(fù)電流?;蛘吣梢栽陔姍C(jī)中放置一個電阻器并使用浮動差分運(yùn)算放大器來檢測電機(jī)電流。你不如我!感測數(shù)百安培電流的電阻器既不常見也不是小物品,因此成本很高!它必須巧妙地融入控制器的設(shè)計中。
你也可能從上面意識到,只要你沒有把時間完全弄錯,那么 Hi 1 和 Lo 1(或 Hi2 和 Lo2)同時打開,你做什么并不重要斬波和你不斬波 - 飛輪電流總會找到安全的地方重新循環(huán)!
當(dāng)然,這里提出的方案確實(shí)需要您檢測電機(jī)反電動勢何時大于所需速度,即電機(jī)何時應(yīng)該開始再生,并改變電橋的狀態(tài)來做到這一點(diǎn)。其他方案也是可能的,但如果您需要再生制動,它們(可能)都涉及主動高側(cè)開關(guān)。所以這個方案就是我們在我們的第一個全橋控制器4QD系列中使用的方法。雖然它現(xiàn)在是一個古老的設(shè)計,但它仍然非常成功并且非??煽?- 如果有點(diǎn)復(fù)雜!更簡單的設(shè)計需要更多的橫向思考,結(jié)合切碎的高邊和一定程度的巧妙安排再生電流限制!
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