原创 步进电机驱动笔记-H桥续流二极管问题

2014-2-28 15:52 15149 11 19 分类: 工业电子 文集: 步进电机驱动笔记
刚开始拿到步进电机驱动的电路的时候,感觉电路中的二极管没有什么用处。如下图:
20140228155034331.jpg20140228155049149.jpg
因为单块的集成电路中,有一个寄生的二极管,或者部分芯片带有这个肖特基二极管。
后来加深了理解,感觉这个跟放电的回路有一定的关系,因为在快速放电的时候,多一条放电的同路,此通路有助于快速的放电,但是用示波器抓去这样的图,发现对绕组的放电速度也没有那么明显,当时认为可能是效果不是很明显,示波器没法看出来。在设计大功率的驱动的时候,也遇到了这样的问题,发现电压一高,尤其在电机突然堵死的情况下,经常会出现几个MOS同时坏掉的情况。这样的MOS损坏问题,就不能通过简单的放电回路来解释了。
后来通过了解国外模块的一些资料,更加深入反向电动势的了解,反向电动势,主要是在电机电流变化的时候,如果方向电动势很小,则绕组的电流上升速度比较快,但是在速度慢慢增加后反向电动势开始增加,开始阻碍电流变化的速度,当反向电动势大到一定程度,和外面的电压开始一样大时,电流不再增加,而如果突然堵转,则方向电动势加在二极管的两端。容易造成MOS管的损坏。
同时,寄生二极管是在正向和方向快速的切换的,OFF的时候,二极管为反向,而衰减的时候,开始正向导通,此电压方向速度很快,如果二极管不是快速二极管,转换速度太慢,则容易让大的方向电压加在DS两端,造成MOS的损坏。
尤其是低端的MOS管,导通的时候,二极管两端的电压很小,而突然关闭,大的反向电动势会造成严重的损坏。这里,还有一点,DS两端的电压突变可能会影响到栅极,让栅极产生误导通,从而损坏MOS管。这样,建议在栅极接入稳压管作为保护。













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文章评论8条评论)

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用户380956 2014-9-12 14:52

我也想知道,续流对二极管有什么要求?如果不采用额外的二极管,仅靠power mos 的寄生二极管来续流,能否满足要求?

用户1714690 2014-3-10 15:11

嗯嗯嗯,这个太感谢了,我没有考虑断电情况下,这个耗能的作用,太赞了!!我之前遇到过在高压的时候容易烧坏几个MOS和栅极驱动芯片,一直在这块电路上做文章来,主要也是吸收电机突然堵转时候的耗能。

用户343153 2014-3-10 14:40

你图中那个UF2D,是快恢复二极管。 可以改善IRF540中的寄生二极管的高频反应速度慢的问题。同时R62和D8(在电机线圈另一侧应该还有相同的电路)也防止在H驱动器4个MOS管完全关断(例如驱动器断电时),由于惯性运动中的电机线圈发电效应产生的感应电动势对驱动器的直流电源的滤波电容持续充电,可能导致电压升高到超过MOS管耐压或击穿滤波电容。 所以R62和D8主要是用来吸收电机因惯性或受外力影响自行旋转而发电产生的能量。 通常叫做能耗制动电路。(电机线圈将转动机械能转换成感应电能,被此二极管电阻网路所消耗,电流经过电阻变成热能)。

用户1714690 2014-3-10 12:21

嗯,讲的不错,你是高手,赞一个。

用户343153 2014-3-10 11:40

所谓MOS管甚至IGBT模块内部的寄生二极管其实是厂家考虑潜在的客户应用需求而增加的。 对于电机线圈,甚至是逆变电源的脉冲变压器初级,主要的挑战是高频变换电流幅值和方向时这个寄生的泄流二极管的等效电容效应。所以一般是快速二极管(肖特基二极管只是其中一种,肖特基二极管有反向击穿电压不高的弱点),所以才要仔细挑选合适的MOS管型号。实在不行,只好在外面再附加开关二极管。 对于H型驱动,必须明白电机线圈的电流电压的4象限转换过程,这是设计驱动电路的依据!

用户1714690 2014-3-10 11:23

哈哈,不是哦,MOS管内部是带寄生二极管的,用来泻放电流。我的问题是,这样的二极管能否满足泻放条件。

用户343153 2014-3-10 11:01

从作者提交的步进电机驱动原理图,没有看出步进电机线圈接到哪里,是那个标志A+ 的点吗? 在我看来:电阻R40,R42是为了快速给MOS管栅极等效电容充电以利MOS管快速导通,D5,D6是为了快速给MOS管栅极等效电容放电以便快速关断MOS管。不是很容易理解吗?下面的桥式组件中的二极管是为了给电机线圈一个反向泄流的通道,哪怕驱动最简单的继电器线圈还要并接泄流二极管呢,何况带动电机线圈的是工作在高频脉冲开关状态的MOS管! 没有这些泄放二极管,你电机线圈的连续电流难道也要变成脉冲方波?你敢对抗楞次定律? 这可是初中物理就介绍过的! 再有这样的问题可以提出来(TEL:13501156702),我试试,哈哈。

用户428979 2014-3-8 08:49

很好,赞lz!
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