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

Actualmente estoy aprendiendo a conducir un pequeño motor de corriente continua (~ 5V). Mi investigación hasta ahora indicó que un L298N podría ser una buena opción para obtener rápidamente algo en marcha. Sin embargo, también estoy tratando de entender lo que está sucediendo exactamente (es decir, el puente H interno) y hay algo que no es realmente claro para mí. El circuito de ejemplo en el hoja de datos en la página 6 utiliza cuatro diodos flyback en una configuración que parece ser común para los puentes H (ya que otros sitios recomiendan circuitos de puente H similares). La configuración, dejando de lado el L298N por un momento, se parece esencialmente a esto:

Ahora bien, si lo he entendido bien, estos diodos proporcionan una vía para que el motor mantenga el flujo de corriente cuando los MOSFETs se apagan para evitar grandes picos de tensión. El camino para esta corriente sin embargo parece ir a la derecha a través de la fuente de energía en la dirección inversa . Es decir, invertido con respecto a la dirección de la corriente que normalmente suministra una fuente de alimentación. Esto se indica en la figura siguiente.

Como soy relativamente nuevo en el mundo de la electrónica, esto me parece una cosa rara. Entiendo que esto funciona sobre el papel si la fuente de alimentación es un ideal fuente de tensión constante. Pero, ¿es esto realmente seguro en la vida real? Digamos que estoy usando unas pilas alcalinas para alimentar mi proyecto, entonces esta corriente inversa parece una recarga. Y la Página de Wikipedia sobre las pilas alcalinas dice:

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

¿Y si utilizo una fuente de alimentación de laboratorio o incluso un regulador de tensión como fuente de tensión? La forma en que se maneja esta corriente inversa no tiene mucho sentido para mí y me preocupa que pueda volar mi equipo.. ¿Podría alguien aclararme por qué el circuito de arriba es realmente seguro? Y si no es seguro, entonces ¿por qué hay muchos sitios que lo recomiendan y qué circuito debería usar en su lugar?

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Para tu información, hay cargadores de pilas en el mercado que supuestamente funcionan con pilas alcalinas desechables. Algunos afirman que se puede reutilizar una pila alcalina docenas de veces. Otros dicen que dos o tres veces. ES UNA CUESTIÓN DE GUSTOS. Pero, lo que digo es que una pila alcalina no estallará instantáneamente en el momento en que vea corriente negativa.

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Brian Drummond Puntos 27798

Los diodos cumplen dos funciones distintas.

  1. En la frenada regenerativa, devuelven la tensión generada a la fuente de alimentación (donde, con una electrónica adecuada, puede utilizarse para recargar la batería). Tenga en cuenta que, a menos que el motor funcione a una velocidad superior a la normal, la tensión generada no será superior a la tensión de alimentación, por lo que está dentro de la tensión nominal 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 volcarla en una resistencia de frenado) habrá poco o ningún efecto de frenado.
  2. Los diodos también devuelven picos inductivos (de las escobillas del motor) a la alimentación, y éstos pueden ser de cientos de voltios, de muy corta duración, lo que puede resultar destructivo para las fuentes de alimentación. Entonces, para responder a la pregunta real - la fuente puede ser dañada por picos de alto voltaje, por lo que su diseñador debe tomar precauciones para evitar ese daño - como un inductor (cuenta de ferrita) en serie, y amplios condensadores de desacoplamiento a través de la fuente, y posiblemente un supresor de transitorios o varistor para absorber los transitorios de HV

Tenga en cuenta que generalmente no hay suficiente energía en estos picos para hacer cualquier daño a una célula primaria, así que relájese si está conectando el puente directamente a una batería. Pero las fuentes reguladas que no están diseñadas para accionar motores pueden ser un problema.

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Spehro Pefhany Puntos 90994

Si el motor está produciendo energía, la potencia neta que entra en el motor debe ser positiva, por lo que la corriente neta que sale de las baterías debe estar en la dirección que las drena, así que estás bien.

Si el motor se frena de forma regenerativa, la energía puede salir del motor y elevar la tensión de alimentación y cargar las baterías (esto se aprovecha en los vehículos eléctricos). No es algo de lo que tengas que preocuparte con un motor pequeño conectado directamente a las células primarias, pero si tienes un suministro que no puede absorber la corriente (por ejemplo, un rectificador + filtro) podría causar problemas si el condensador no es lo suficientemente grande.

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Gracias por tu rápida respuesta, creo que empiezo a entenderlo. Por lo tanto, una de las funciones del condensador entre +Vs y tierra en el circuito de la hoja de datos es proporcionar un camino para que la corriente fluya en caso de que el suministro no puede hundir la corriente? Lo pregunto porque mi idea inicial era que se trataba de un condensador de suavización que podía omitirse sin problemas (como aparece en la figura con la ruta morada). Así que si la fuente no puede absorber la corriente, el condensador es absolutamente necesario para no dañar la fuente ya que la corriente fluye a través del condensador en lugar de la fuente. ¿Es esto correcto?

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El condensador es absolutamente necesario y los cables deben ser cortos. Quieres mantener el área del bucle (y por lo tanto la inductancia) pequeño o los MOSFETs pueden dañarse.

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Es importante no utilizar nunca un LDO en un puente completo porque sólo pueden ser fuente + de corriente y no hundirla.

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user194083 Puntos 21

No estoy muy familiarizado con los motores, pero me arriesgaré a responder aquí. Cuando se modelan circuitos eléctricos, por ejemplo con SPICE o un paquete similar, las fuentes de alimentación de CC suelen modelarse como cortocircuitos a tierra. Esto suele explicarse brevemente en los libros de texto de ingeniería eléctrica elemental.

Recuerde también que una fuente de alimentación de CC suele emplear condensadores en su salida, normalmente con el fin de suavizar el rizado. Estos condensadores actúan como "cortocircuitos a tierra" para las corrientes transitorias.

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ozmank Puntos 127

Normalmente, los controladores del lado alto se utilizan para la dirección en los motores de escobillas o la conmutación de polos de stepper y BLDC, mientras que el lado bajo para PWM para limitar la corriente, el par y la aceleración.

Cuando el conductor del lado bajo se apaga, el voltaje sube y la corriente continúa mientras decae con un cortocircuito a V+ para que la corriente no circule a través de la batería o el suministro cuando se apaga. Continúa en el driver del lado alto y en el diodo del lado alto de polaridad opuesta del motor.

Esto alterna con la polaridad y la dirección de la misma manera el bloqueo de la corriente a la alimentación, ya que sigue circulando a través del conductor opuesto hasta que varias constantes de tiempo L / R .

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