Neden H-köprüsünde geri dönüş diyotları güç kaynağına zarar vermiyor?

Şu anda küçük bir DC motor (~ 5V) kullanmayı öğreniyorum. Şimdiye kadar yaptığım araştırma, L298N'nin hızlı bir şekilde çalışmaya başlamak için iyi bir seçim olabileceğini gösterdi. Ancak, tam olarak ne olduğunu anlamaya çalışıyorum (yani iç H köprüsü) ve benim için gerçekten net olmayan bir şey var. Sayfa 6'daki veri sayfasındaki örnek devre, H köprüleri için ortak gibi görünen bir yapılandırmada dört geri dönüş diyotu kullanır (diğer siteler benzer H-köprü devreleri önerdiğinden). L298N'yi bir an için ihmal eden yapılandırma, aslında şöyle görünür:

Şimdi, doğru bir şekilde anlarsam, bu diyotlar, MOSFET'ler kapatıldığında büyük voltaj yükselmelerini önlemek için motorun akımın akması için bir yol sağlar. Bununla birlikte, bu akımın yolu , güç kaynağından ters yönde doğru gidiyor gibi görünüyor . Yani, bir güç kaynağının normalde sağladığı akımın yönüne göre ters çevrilir. Bu, aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Elektronik dünyasında nispeten yeni olduğum için, bu garip bir şey gibi görünüyor. Güç kaynağı ideal bir sabit voltaj kaynağıysa , bunun kağıt üzerinde çalıştığını anlıyorum . Ama bu gerçek hayatta gerçekten güvenli mi? Diyelim ki projeme güç vermek için birkaç alkalin pil kullanıyorum, o zaman bu ters akım şarj gibi görünüyor. Ve alkalin piller hakkındaki Wikipedia sayfası şunları söylüyor:

Yeniden şarj etme girişimleri, yırtılmaya veya ekipmanı aşındıracak tehlikeli sıvıların sızmasına neden olabilir.

Veya voltaj kaynağı olarak laboratuvar güç kaynağı veya hatta voltaj regülatörü kullanıyorsam ne olur? Bu ters akımın nasıl işlendiği bana pek mantıklı gelmiyor ve ekipmanımı havaya uçurabileceğimden endişeliyim. Birisi yukarıdaki devrenin gerçekte neden güvenli olduğu konusunda beni aydınlatabilir mi? Güvenli değilse, neden birçok site bunu öneriyor ve bunun yerine hangi devreyi kullanmalıyım?

Diyotlar iki farklı amaca hizmet eder.

1. Rejeneratif frenleme altında, üretilen voltajı güç kaynağına geri döndürürler (uygun elektroniklerle pili şarj etmek için kullanılabilir). Motor normal hızının üzerinde çalışmadığı sürece, üretilen voltajın besleme voltajından daha fazla olmayacağına dikkat edin, bu nedenle güç kaynağının voltaj oranı dahilindedir. Bu nedenle güç kaynağı normalde buna dayanabilir - ancak akımı ememezse (bir aküyü şarj etmek veya bir fren direncine dökmek) fren etkisi çok az olur veya hiç olmaz.
2. Diyotlar ayrıca endüktif sivri uçları (motor fırçalarından) kaynağa geri döndürür ve bunlar çok kısa bir süre için yüzlerce volt olabilir ve bu da güç kaynaklarına zarar verebilir. Daha sonra asıl soruyu cevaplamak için - besleme yüksek voltaj sivri uçlarından zarar görebilir, bu nedenle tasarımcısı bu hasarı önlemek için önlem almalıdır - seri olarak bir indüktör (ferrit boncuk) ve besleme boyunca geniş ayırma kapasitörleri ve muhtemelen geçici geçici gerilimleri emmek için bastırıcı veya varistör

Bu sivri uçlarda genellikle birincil hücreye herhangi bir zarar vermek için yeterli enerji olmadığını unutmayın, bu nedenle köprüyü doğrudan bir bataryaya bağlarsanız rahatlayın. Ancak motorları sürmek için tasarlanmamış düzenlenmiş sarf malzemeleri bir sorun olabilir.

Motor güç üretiyorsa, motora giden net güç pozitif olmalıdır, bu nedenle akülerden gelen net akım, onları boşaltan yönde olmalıdır, bu yüzden iyi durumdasınız.

Motor rejeneratif olarak frenleniyorsa, güç motordan dışarı akabilir ve besleme voltajını yukarı itebilir ve pilleri şarj edebilir (bu elektrikli araçlarda avantaj sağlamak için kullanılır). Doğrudan birincil hücrelere bağlı küçük bir motorla endişelenmeniz gereken bir şey değildir, ancak akımı batıramayan bir kaynağınız varsa (örn. Bir doğrultucu + filtre), kapasitör yeterince büyük değilse sorunlara neden olabilir.

Motorlara çok aşina değilim, ama burada bir cevabı tehlikeye atacak. Elektrik devrelerini modellerken, örneğin SPICE veya benzeri bir paketle, DC güç kaynakları genellikle toprağa kısa devre olarak modellenir. Bu genellikle temel elektrik mühendisliği ders kitaplarında kısaca açıklanmaktadır.

Ayrıca, bir DC güç kaynağının genellikle çıkışında, genellikle dalgalanmayı yumuşatmak için kapasitörler kullanacağını hatırlayın. Bu kapasitörler geçici akımlar için "toprağa kısa devre" görevi görür.

Normalde yüksek taraf sürücüleri, fırça motorlarında veya kademeli ve BLDC kutup anahtarlamasında yön için kullanılırken, PWM'nin düşük tarafı akımı, torku ve ivmeyi sınırlandırır.

Düşük taraf sürücüsü kapandığında voltaj yükselir ve akım V + 'ya kısa devre ile azaldıkça devam eder, bu nedenle akım aküde veya kapalı olduğunda beslemede dolaşmaz. Yüksek taraf sürücüsü ve karşı motor polaritesi yüksek taraf diyotunda devam eder.

Bu, polarite ve yön ile aynı şekilde değişir, aynı şekilde birkaç L / R zaman sabitine kadar karşı sürücüden dolaşmaya devam ederken kaynağa giden akımı engeller.