¿Dónde colocar un capacitor para evitar la formación de arco en un motor de CC con cepillo?

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Siempre pensé que si desea reducir la formación de arco en un conmutador de motor, debe poner algo de capacitancia en los terminales del motor. Pero recientemente, mientras leía la nota de aplicación AN905 de Microchip, vi esto:

Aquí, los condensadores se colocan a través de mosfets. Microchip dice que el propósito de estos condensadores es el mismo: reducir la radiación de RF producida por el arco de los conmutadores. Entonces, ¿cuál es la diferencia entre un capacitor en paralelo con un motor y cuatro capacitores como en la imagen de arriba?

    
pregunta Dmitry

3 respuestas

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Lo fundamental en el diseño de un puente H que impulsa un motor de corriente continua es un condensador de almacenamiento a granel a través del suministro del puente H. Este condensador "absorbe" la energía sobrante en el motor que se forzará sobre el riel de alimentación. Por lo tanto, esa capacitancia (implícita en su circuito) actúa para estabilizar un poco el suministro de voltaje y, en muchos casos, puede recuperar la energía de frenado.

Por lo tanto, los cuatro condensadores en su circuito pueden considerarse como equivalentes a un condensador principal de suministro a granel y una supresión de arco local. Por supuesto, hay muchas formas de despellejar a un gato.

Personalmente no me gusta el enfoque de cuatro condensadores porque los mosfets tienen suficiente tiempo con su propia capacidad parásita. Mi preferencia es un buen condensador sólido a granel a través de los rieles y un amortiguador RC a través del motor pero, como dije, hay muchas maneras ...

    
respondido por el Andy aka
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Depende. Esto no es una simple respuesta de sí / no.

Es mejor para la fuente EME o EME, pero tal vez no cargue el aumento de la temperatura conmutada por el cepillo para absorber la energía del arco si un motor cepillado tiene una corriente de arranque total (x10).

La traza esquemática y la impedancia / inductancia del cable no se muestran, por lo que no se conoce el flujo transitorio de la corriente del bucle y el EME. Por lo tanto, en simulaciones 2D puede mostrar dónde aumenta el pulso actual en la conducción y la caída de la corriente durante el tiempo muerto.

¿Pero cuánta interferencia se genera?

Las simulaciones también pueden mostrar, pero el desequilibrio de CM y la dirección de la corriente de arco durante la conmutación y la corriente de ondulación ^ 2 * ESR = Pc de Cap y, por lo tanto, aumento y disminución de la temperatura del MTBF de 50% aproximadamente por aumento de 10'C.

Pero no funcionará como COMSOL y mostrará gráficamente la interferencia de la inducción mutua de interferencia a señales de alta impedancia. (Física avanzada en 3D EM)

Para casos extremos, RC // C puede absorber más energía y filtrar mejor el ruido EME y, posiblemente, afectar el aumento de la temperatura de contacto del motor, ya sea bueno o malo, según el rechazo o la derivación de la tapa, lo que empeora.

Los cables son el mayor problema o fuente de antena del modo común EMI o EME, como algunos prefieren llamarla. Pero la degradación de los contactos del motor por la disipación de la energía del arco también es un factor clave de diseño y el margen de clasificación de la corriente de ondulación del tope.

Pero si no te importa EME, el motor puede reducir la formación de arco durante V = LdI / dt, pero aumenta la corriente durante V / ESR = CdV / dt por un tiempo más corto pero posiblemente una corriente más alta a menos que RC // C menor con choke CM en cable motor. Por lo tanto, se pueden considerar ambos métodos dependiendo del diseño.

Los diodos también agregan algo de capacitancia además de Coss.

La otra preocupación es ¿qué diodo tiene menor ESR? Externos o internos a los MOSFETS. Si el C del diodo aumenta a medida que el ESR disminuye con el aumento de la clasificación Pd, ya tiene cierta capacidad de carga y tiempo de inactividad de los diodos que es el mismo que el FET anterior, por lo que los diodos deben estar cerca del interruptor RdsOn para voltaje constante del interruptor FET actual durante el tiempo muerto.

Por lo tanto, si se hace correctamente , la capacitancia acumulada a través de los interruptores reducirá la corriente de conmutación al motor desde los interruptores hasta los diodos que transportan la corriente de manera más efectiva que a través del motor, ya que el cable Es la antena de ruido. Esto también exige que la relación controlador / compuerta y motor de RdsOn sea baja para controlar la baja capacitancia del diodo ESR y el límite de derivación EMI < = 0.1uF de acuerdo con el DCR del límite de corriente del motor debido a la resistencia del devanado. Normalmente, la proporción > 20 o < 5% de pérdida con ...
relación = Motor DCR / RdsOn de drenaje y
=. el controlador de la compuerta RdsOn / drenaje RdsOn para reglas básicas 20 es mínimo, no 1000, mientras que algunos son 100: 1

    
respondido por el Tony EE rocketscientist
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Para filtrar el cepillo del motor, un MOV de 20 mm a 40 mm de tamaño y clasificado para el 150% de la fuente de alimentación funcionará bien.

Esto puede ser además de un amortiguador RC, como 10 ohmios en serie con 100 nF. Un amortiguador ayuda a reducir el ruido en todo momento, mientras que un MOV absorbe los transitorios que tienen picos de alto voltaje.

Un capacitor se puede colocar directamente a través de los contactos del motor, pero se limita a filtrar solo el ruido de RF aleatorio y no debe estar por encima de 1 nF.

Una combinación de estos pasos debería calmar las cosas. Tenga en cuenta que no puede hacer que el pincel forme un arco cero, pero una reducción del 90% al 99% sería muy buena.

Los condensadores y diodos que se muestran en la imagen están ahí para proteger los MOSFET, no el motor. Idealmente C1 > > C4 no debe ser superior a 10 nF, o comienzan a actuar como una carga capacitiva para los MOSFET.

    
respondido por el Sparky256

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