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[参考译文] LM2104:使用 LM2104进行设计

Guru**** 1187790 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV8245-Q1, DRV8873, LM2104
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1334666/lm2104-designing-with-lm2104

器件型号:LM2104
主题中讨论的其他器件:DRV8245-Q1DRV8873

团队、您好!
我们需要设计一个 H 桥电路来驱动直流电机。
该电机为12V 直流电机、最大电流为2A。
浪涌可高达10A、但仅持续几微秒。

我的困惑与直流电机的反电动势有关。
请你澄清一下我有以下疑问。

1)。 是反 EMF 的放电路径。
 
即从电机到高侧 FET、然后通过电源返回到电机、以及通过另一侧的低侧 FET?
2)。 是否可以在电机引线上使用击穿电压大于15V 的双向 TVS 二极管来钳制反电动势引起的反向电压?
3)。 如果电源突然断电、将会发生什么情况/或电机如何放电?
4)。 如果整个运行过程中的功率有效、MOSFET Q2和 Q3将用作电机的放电路径、因此我们不需要任何控制、因为它们只是二极管。
如果可以使用这种简单的方法、那么我们为什么要使用 应用手册中提到的一些复杂的衰减模式呢?
5). 我们计划的器件是一个测试系统。 其中一项测试是该电机驱动。
因此、我们计划将直流电机放置在单独的 PCB (例如测试夹具 PCB)中、受测的 PCB (具有 H 桥)将通过继电器连接到该 PCB。 这将大大减少测试的接线时间。
当测试夹具 PCB 的电源受到干扰时、继电器将在电机运行过程中断开。 因此、没有地方对反 EMF 进行放电。
在这种情况下、我是否可以在电机引线上使用击穿电压大于15V 的双向 TVS 二极管来钳制由于反电动势而产生的反向电压?
我在我们的虚线 PCB 中观察到了一些情况、例如 H 桥中的 MOSEFT 在断开继电器电源并重新建立时受损。 这样做的原因是什么?  
6)。 如果未提供安全放电路径、电机将发生什么情况?


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    Hi SV、

    引用 LM2104是不是出于某种特殊原因? 它是一个半桥栅极驱动器。 对于全桥选项、我们提供了多种适用于 BDC (有刷直流)电机应用的产品系列器件。 如果应用是工业应用、您可以考虑 DRV8873、它同时具有硬件控制 H 和 SPI 控制 S 选项。 对于汽车应用、我们提供了 DRV8245-Q1和具有 S 和 H 选项的系列器件、它们非常适合12V BDC 电机。 这些器件具有用于 H 桥的集成 MOSFET。

    1. 通常在 BDC H 桥驱动中、BEMF 将在慢速衰减中作为再循环电流耗散。 例如、DRV8245-Q1会针对慢速衰减以及制动或电机停止执行高侧再循环。 如果 H 桥为 Hi-Z、在电机全速运行时将其停止、则会出现您所述的路径。 BEMF 可能高于 VM 电机电源、导致泵回电源、有时会瞬间将其增加到会损坏 FET 的电平。 我将在相关应用手册 https://www.ti.com/lit/an/slva321a/slva321a.pdf 中展示更好的图像

     

    上图描述了一个方向的 BDC。 第一个图是此方向的 BDC 驱动电流路径。 死区时间期间(当电桥反向时)或第二个图像中的电桥 Hi-Z 电流路径会发生。 这与您所描述的相似。 如果您使用慢速衰减或制动来停止电机、则由于 BEMF 产生的电流将在 FET 中流动、不会到达电源。 MOSFET 应能够处理此电流、这在启动期间的浪涌幅度和持续时间方面具有相似的特征、尤其是当电机以这种方式立即停止时。 为了避免出现过流情况、PWM 斜升可以减轻启动浪涌、而 PWM 斜降可以减轻制动电流。

    我在第一段中强调的现代集成式 H 桥具有电桥控制逻辑来支持这种慢速衰减制动。 我希望这对您有所帮助。  

    此致、Murugavel

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    您好 Murugavel:
    感谢您的答复。
    很抱歉这么晚才回复。


    您能就我遇到的以下问题发表评论吗?

    1)。 我们计划的器件是一个测试系统。 其中一项测试是该电机驱动。
    因此、我们计划将直流电机放置在单独的 PCB (例如测试夹具 PCB)中、受测的 PCB (具有 H 桥)将通过继电器连接到该 PCB。 这将大大减少测试的接线时间。
    当测试夹具 PCB 的电源受到干扰时、继电器将在电机运行过程中断开。 因此、没有地方对反 EMF 进行放电。
    在这种情况下、我是否可以在电机上使用双向 TVS 二极管、并且在电机引线上的击穿电压大于15V、以钳制由于反电动势而产生的反向电压?

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    您好 SV、

    "我能否在电机上使用双向 TVS 二极管、在这种情况下、在电机引线上的击穿电压大于15V、以钳制由于反电动势导致的反向电压?"。 是的、您可以这样做。 确保调整 TVS 二极管的大小、以便在不损坏的情况下吸收电流。 通常、峰值电流将等于电机的失速电流长达数毫秒。

    此致、Murugavel