¿Por qué los diodos de retorno en el puente H no dañan la fuente de alimentación?

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Actualmente estoy aprendiendo a manejar un pequeño motor de CC (~ 5V). Mi investigación hasta ahora indicó que un L298N podría ser una buena opción para poner algo en marcha rápidamente. Sin embargo, también estoy tratando de entender qué está sucediendo exactamente (es decir, el puente H interno) y hay algo que no está realmente claro para mí. El circuito de ejemplo en la hoja de datos en la página 6 utiliza cuatro diodos de retorno en una configuración que parece ser común para Puentes H (ya que otros sitios recomiendan circuitos de puente H similares). La configuración, descuidando el L298N por un momento, esencialmente se ve así:

Ahora,siloentiendocorrectamente,estosdiodosproporcionanunarutaparaqueelmotormantengalacorrientefluyendocuandolosMOSFETseapaganparaevitargrandespicosdevoltaje.Sinembargo,elcaminoparaestacorrientepareceirderechoatravésdelafuentedealimentaciónenladireccióninversa.Esdecir,invertidoenrelaciónconladireccióndelacorrientequenormalmentesuministraunafuentedealimentación.Estoseindicaenlasiguientefigura.

Yaquesoyrelativamentenuevoenelmundodelaelectrónica,estoparecealgoextraño.Entiendoqueestofuncionaenpapelsilafuentedealimentaciónesunafuentedevoltajeconstanteideal.Pero,¿esestorealmenteseguroenlavidareal?Digamosqueestoyusandounaspocasbateríasalcalinasparaimpulsarmiproyecto,entoncesestacorrienteinversapareceserunarecarga.Yla página de Wikipedia sobre baterías alcalinas dice:

  

Los intentos de recarga pueden causar la ruptura o la fuga de líquidos peligrosos que corroen el equipo.

¿O qué sucede si estoy utilizando una fuente de alimentación de laboratorio o incluso un regulador de voltaje como fuente de voltaje? La forma en que se manejan estas corrientes inversas no tiene mucho sentido para mí y me preocupa que pueda explotar mi equipo ... ¿Alguien podría aclararme por qué el circuito de arriba es realmente seguro? Y si no es seguro, ¿por qué muchos sitios lo recomiendan y qué circuito debo usar en su lugar?

    
pregunta s1m0n

4 respuestas

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Si el motor está generando energía, la potencia neta en el motor debe ser positiva, por lo que la corriente neta de las baterías debe estar en la dirección que las agota, por lo que está bien.

Si el motor está frenando de manera regenerativa, entonces la energía puede fluir fuera del motor y puede aumentar la tensión de alimentación y cargar las baterías (esto se usa para ventaja en los vehículos eléctricos). Por lo general, no es algo de lo que deba preocuparse con un pequeño motor conectado directamente a las celdas primarias, pero si tiene un suministro que no puede absorber la corriente (por ejemplo, un rectificador + filtro), podría causar problemas si el capacitor no es lo suficientemente grande.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Los diodos sirven dos propósitos distintos.

  1. En el frenado regenerativo, devuelven la tensión generada a la fuente de alimentación (donde, con una electrónica adecuada, se puede utilizar para recargar la batería). Tenga en cuenta que, a menos que el motor esté funcionando por encima de su velocidad normal, el voltaje generado no será mayor que el voltaje de suministro, por lo que se encuentra dentro del rango de voltaje de la fuente de alimentación. Por lo tanto, la fuente de alimentación normalmente puede soportar esto, pero si no puede absorber la corriente (ya sea para cargar una batería o para descargarla en una resistencia de frenado) habrá poco o ningún efecto de frenado.
  2. Los diodos también devuelven picos inductivos (de los cepillos del motor) al suministro, y estos pueden ser cientos de voltios, por una duración muy corta, lo que puede resultar destructivo para las fuentes de alimentación. Luego, para responder la pregunta real, el suministro PUEDE ser dañado por picos de alto voltaje, por lo que su diseñador debe tomar precauciones para evitar ese daño, como un inductor (perla de ferrita) en serie, y amplios condensadores de desacoplamiento a través del suministro, y posiblemente un transitorio Supresor o varistor para absorber transitorios de alta tensión.

Tenga en cuenta que, en general, no hay suficiente energía en estos picos para dañar la celda primaria, así que relájese si conecta el puente directamente a una batería. Pero los suministros regulados que no están diseñados para impulsar motores pueden ser un problema.

    
respondido por el Brian Drummond
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No estoy muy familiarizado con los motores, pero arriesgaré una respuesta aquí. Al modelar circuitos eléctricos, digamos con SPICE, o un paquete similar, las fuentes de alimentación de CC generalmente se modelan como cortocircuitos a tierra. Esto generalmente se explica de manera un tanto breve en los libros de texto de ingeniería eléctrica elemental.

Recuerde también que una fuente de alimentación de CC generalmente empleará condensadores en su salida, generalmente con el propósito de suavizar la ondulación. Estos condensadores actúan como "cortocircuitos a tierra" para corrientes transitorias.

    
respondido por el user194083
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Normalmente, los controladores del lado alto se usan para la dirección en motores de escobilla o paso a paso y el cambio del polo BLDC, mientras que el lado bajo para PWM limita la corriente, el par y la aceleración.

Cuando el controlador del lado bajo se apaga, el voltaje aumenta y la corriente continúa a medida que disminuye con un corto a V +, por lo que la corriente no circula a través de la batería o el suministro cuando se apaga. Continúa en el controlador del lado alto y en el diodo del lado alto de polaridad del motor opuesto.

Esto se alterna con la polaridad y la dirección de la misma manera que bloquea la corriente a la fuente a medida que continúa circulando a través del controlador opuesto hasta varias constantes de tiempo L / R.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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