Tại sao không điốt đi lại trong cung cấp năng lượng làm hỏng cầu H?

Tôi hiện đang tìm hiểu về việc lái một động cơ DC nhỏ (~ 5V). Nghiên cứu của tôi cho đến nay chỉ ra rằng L298N có thể là một lựa chọn tốt để nhanh chóng có được thứ gì đó và chạy. Tuy nhiên, tôi cũng đang cố gắng hiểu chính xác những gì đang xảy ra (tức là cầu H bên trong) và có một cái gì đó không thực sự rõ ràng với tôi. Mạch ví dụ trong biểu dữ liệu ở trang 6 sử dụng bốn điốt flyback trong cấu hình dường như là phổ biến cho các cầu H (vì các trang web khác đề xuất các mạch cầu H tương tự). Cấu hình, bỏ qua L298N một lúc, về cơ bản trông như thế này:

Bây giờ, nếu tôi hiểu chính xác, các điốt này cung cấp một đường dẫn cho động cơ để duy trì dòng điện chạy khi các MOSFET được tắt để ngăn các xung điện áp lớn. Tuy nhiên, đường dẫn cho dòng điện này dường như đi thẳng qua nguồn điện theo hướng ngược lại . Đó là, đảo ngược so với hướng của dòng điện mà nguồn điện thường cung cấp. Điều này được chỉ ra trong hình dưới đây.

Vì tôi còn khá mới mẻ với thế giới điện tử, nên đây có vẻ là một điều kỳ lạ. Tôi hiểu rằng điều này hoạt động trên giấy nếu nguồn điện là nguồn điện áp không đổi lý tưởng . Nhưng điều này có thực sự an toàn trong cuộc sống thực? Giả sử tôi đang sử dụng một vài pin kiềm để cung cấp năng lượng cho dự án của mình, thì dòng điện ngược này có vẻ như đang sạc lại. Và trang Wikipedia về pin kiềm cho biết:

Nỗ lực sạc lại có thể gây vỡ hoặc rò rỉ chất lỏng nguy hiểm sẽ ăn mòn thiết bị.

Hoặc nếu tôi đang sử dụng nguồn điện trong phòng thí nghiệm hoặc thậm chí là bộ điều chỉnh điện áp làm nguồn điện áp thì sao? Làm thế nào những dòng điện ngược này được xử lý không có ý nghĩa đối với tôi và tôi lo lắng rằng tôi có thể làm nổ thiết bị của mình .. Ai đó có thể khai sáng cho tôi về lý do tại sao mạch trên thực sự an toàn? Và nếu nó không an toàn, thì tại sao có rất nhiều trang web giới thiệu nó và tôi nên sử dụng mạch nào?

Các điốt phục vụ hai mục đích riêng biệt.

1. Khi hãm tái sinh, chúng trả lại điện áp được tạo ra cho nguồn điện (trong đó với các thiết bị điện tử phù hợp, nó có thể được sử dụng để sạc lại pin). Lưu ý rằng trừ khi động cơ đang chạy trên tốc độ bình thường, điện áp được tạo ra sẽ không lớn hơn điện áp cung cấp, do đó, nó nằm trong định mức điện áp của nguồn điện. Vì vậy, nguồn cung cấp thông thường có thể chịu được điều này - nhưng nếu nó không thể hấp thụ dòng điện (để sạc pin hoặc đổ pin vào điện trở hãm) sẽ có rất ít hoặc không có tác dụng hãm.
2. Các điốt cũng trả lại các gai cảm ứng (từ chổi động cơ) cho nguồn cung cấp, và chúng có thể là hàng trăm volt, trong một thời gian rất ngắn, có thể chứng minh sự phá hủy đối với các bộ nguồn. Sau đó, để trả lời câu hỏi thực tế - nguồn cung cấp CÓ THỂ bị hỏng do các xung điện áp cao, do đó, người thiết kế phải có biện pháp phòng ngừa để ngăn chặn thiệt hại đó - như một cuộn cảm (hạt ferrite) nối tiếp, và tụ điện tách rời qua nguồn cung cấp, và có thể là tạm thời Ức chế hoặc varistor để hấp thụ quá độ HV

Lưu ý rằng nhìn chung không có đủ năng lượng trong các gai này để gây ra bất kỳ thiệt hại nào cho một tế bào chính, vì vậy hãy thư giãn nếu bạn kết nối cây cầu thẳng với pin. Nhưng nguồn cung cấp quy định không được thiết kế để lái động cơ có thể là một vấn đề.

Nếu động cơ đang sản xuất điện, nguồn điện vào động cơ phải dương, do đó dòng điện ra khỏi pin phải theo hướng làm cạn kiệt chúng, vì vậy bạn vẫn ổn.

Nếu động cơ đang được hãm lại, thì nguồn điện có thể chảy ra khỏi động cơ và có thể đẩy điện áp cung cấp lên và sạc pin (điều này được sử dụng để tạo lợi thế cho xe điện). Đó không phải là điều bạn thường phải lo lắng với một động cơ nhỏ được kết nối trực tiếp với các tế bào chính, nhưng nếu bạn có nguồn cung cấp không thể chìm dòng điện (ví dụ: bộ chỉnh lưu + bộ lọc) thì có thể gây ra sự cố nếu tụ điện không đủ lớn.

Tôi không quen thuộc lắm với động cơ, nhưng sẽ mạo hiểm trả lời ở đây. Khi mô hình hóa các mạch điện, giả sử với SPICE hoặc gói tương tự, các bộ nguồn DC thường được mô hình hóa thành các mạch ngắn chạm đất. Điều này thường được giải thích ngắn gọn trong sách giáo khoa về kỹ thuật điện cơ bản.

Cũng xin nhắc lại rằng một bộ nguồn DC thường sẽ sử dụng các tụ điện trên đầu ra của nó, thường là cho mục đích làm phẳng gợn. Các tụ điện này hoạt động như "quần short xuống đất" cho dòng điện thoáng qua.

Thông thường các trình điều khiển phía cao được sử dụng để định hướng trên động cơ chổi than hoặc chuyển mạch cực và BLDC trong khi phía thấp cho PWM để hạn chế dòng điện, mô-men xoắn và gia tốc.

Khi trình điều khiển phía thấp tắt điện áp tăng và dòng điện tiếp tục khi nó phân rã với mức ngắn đến V + để dòng điện không lưu thông qua pin hoặc nguồn cung cấp khi tắt. Nó tiếp tục trên trình điều khiển phía cao và diode phía cực cao động cơ đối diện.

Điều này xen kẽ với cực và hướng theo cùng một kiểu chặn dòng điện đến nguồn cung khi nó tiếp tục lưu thông qua trình điều khiển ngược lại cho đến khi một số hằng số thời gian L / R.