对不起,如果这个问题有点长,但我在这里谨慎地讨论我所知道的最先进的技术,然后再问这个问题。
问题
当使用 H 桥驱动电机等的双向线圈时,我一直担心处理反激电流的最佳方法。
经典飞返
典型地,我们看到使用以下电路,其中跨桥开关的反激二极管允许驱动电流(以绿色显示)重新引导回电源(以红色显示)。
然而,我一直非常担心这种方法,特别是电源线中电流的突然反转如何影响稳压器和 C1 两端的电压。
再循环反激式
经典的替代方法是使用再循环反激式。此方法仅关闭其中一个开关对(低或高)。在这种情况下,红色电流仅在电桥内循环并在二极管和 MOSFET 中消散。
显然,这种方法消除了电源的问题,但它确实需要更复杂的控制系统。
使用这种方法,电流衰减要慢得多,因为施加在线圈上的电压只是二极管压降 + on MOSFET 的 IR。因此,在使用 PWM 调节线圈中的电流时,它是比经典方法更好的解决方案。但是,为了在翻转方向之前扼杀电流,它的速度很慢,并且会将线圈中的所有能量作为二极管和 MOSFET 中的热量释放出来。
齐纳旁路
我还看到修改了经典的反激方法以隔离电源并使用齐纳旁路,如图所示。选择齐纳二极管的电压明显高于电源轨,但安全裕度低于最大桥电压。当电桥关闭时,反激电压被限制在该齐纳电压,再循环电流被 D1 阻止返回到电源。
这种方法消除了电源的问题,并且不需要更复杂的控制系统。它会更快地熄灭电流,因为它会在线圈上施加更大的反向电压。不幸的是,它的问题是几乎所有的线圈能量都以热量的形式在齐纳二极管中释放。因此后者必须是相当高的瓦数。由于电流终止更快,这种方法不适用于 PWM 电流控制。
能量回收齐纳旁路
我用这种方法取得了相当大的成功。
这种方法修改了经典的反激方法,再次使用 D3 隔离电源,但是,不是仅使用齐纳二极管,而是添加了一个大电容器。齐纳二极管现在只起到防止电容器上的电压超过电桥额定电压的作用。
当电桥关闭时,反激电流用于向通常充电到电源电平的电容器添加电荷。当电容器充电超过轨电压时,线圈中的电流衰减,电容器上的电压只能达到可预测的水平。如果设计正确,齐纳二极管永远不会真正打开,或者只有在电流处于低电平时才打开。
电容器上的电压升高会更快地消除线圈电流。
当电流停止流动时,电荷和线圈中的能量被捕获在电容器上。
下次电桥开启时,其两端的电压将大于轨道电压。这具有更快地为线圈充电并将存储的能量重新应用回线圈的效果。
我在我曾经设计过的步进电机控制器上使用了这个电路,发现它显着提高了高步进速率下的扭矩,实际上让我能够更快地驱动电机。
这种方法消除了电源的问题,不需要更复杂的控制系统,并且不会以热量的形式释放太多能量。
它可能仍然不适合PWM电流控制。
组合
我有一种感觉,如果除了换相之外还使用 PWM 电流控制,组合方法可能是谨慎的。对 PWM 部分使用再循环方法,也许对相位开关使用能量回收器可能是您最好的选择。
那么我的问题是什么?
以上是我知道的方法。
在使用 H 桥驱动线圈时,是否有更好的技术来处理反激电流和能量?