¿Dónde colocar un condensador para evitar la formación de arcos en un motor de CC con escobillas?

Fundamental en el diseño de un puente H que impulsa un motor de CC es un condensador de almacenamiento a granel a través del suministro del puente H. Este condensador "absorbe" la energía sobrante en el motor que se forzará a sí mismo en el riel de alimentación. Por lo tanto, esa capacitancia (implicada por su circuito) actúa para estabilizar un poco el suministro de voltaje y, en muchos casos, puede recuperar la energía de frenado.

Por lo tanto, los cuatro capacitores en su circuito pueden considerarse equivalentes a un capacitor principal de suministro masivo y una supresión de arco local. Por supuesto, hay muchas formas de despellejar a un gato.

Personalmente, no me gusta el enfoque de cuatro condensadores porque los mosfets tienen bastante dificultad con su propia capacitancia parásita. Mi preferencia es un buen capacitor a granel sólido en los rieles y un amortiguador RC en el motor pero, como dije, hay muchas maneras...

Eso depende . Esta no es una simple respuesta sí/no.

Es mejor para la fuente EME o EME, pero tal vez no cargue el aumento de temperatura conmutado del cepillo para absorber la energía del arco si un motor cepillado tiene una corriente de arranque completa (x10).

La traza esquemática y la impedancia/inductancia del cable no se muestran, por lo que no se conoce el flujo transitorio de corriente de bucle ni la EME. Por lo tanto, en las simulaciones 2D , puede mostrar dónde aumenta el pulso de corriente en la conducción y dónde decae la corriente durante el tiempo muerto.

Pero, ¿cuánta interferencia se genera?

Las simulaciones también pueden mostrar un desequilibrio de CM y la dirección de la corriente del arco durante la conmutación y la corriente de ondulación ^2 *ESR = Pc de Cap y, por lo tanto, un aumento y una caída de la temperatura del MTBF de aproximadamente 50 % por aumento de 10 °C.

Pero no funcionará como COMSOL y mostrará gráficamente la diafonía de la inducción mutua de la interferencia a las señales de alta impedancia. (Física EM 3D avanzada)

Para casos extremos, RC//C puede absorber más energía y filtrar mejor el ruido EME y posiblemente afectar el aumento de la temperatura de contacto del motor, ya sea bueno o malo, según el desaire o la derivación de la tapa, lo que empeora.

Los cables son el mayor problema o fuente de antena de modo común EMI o EME, como algunos prefieren llamarlo. Pero la degradación del contacto del motor por la disipación de la energía del arco también es un factor de diseño clave y limita el margen nominal de la corriente de ondulación.

Pero si no le importa EME, el motor puede reducir la formación de arcos durante la duración de apagado de V = LdI / dt pero aumentar la corriente durante V / ESR = CdV / dt por una duración más corta pero posiblemente una corriente más alta a menos que RC // C más pequeño con Estrangulador CM en el cable del motor. Por lo tanto, se pueden considerar ambos métodos según el diseño.

Los diodos también agregan algo de capacitancia además de Coss.

La otra preocupación es ¿qué diodo tiene una ESR más baja? Externas o internas a los MOSFET, si la C del diodo aumenta a medida que la ESR cae con el aumento de la clasificación de Pd, ya tiene cierta capacitancia de carga de tiempo muerto y la dirección de corriente de los diodos es la misma que la del FET anterior, por lo que los diodos deben estar cerca para cambiar RdsOn para voltaje constante del interruptor FET actual durante el tiempo muerto.

Por lo tanto, si se hace correctamente , mantener la corriente de conmutación al motor desde los interruptores a los diodos que transportan la corriente se reducirá por la capacitancia concentrada a través de los interruptores de manera más efectiva que a través del motor, porque el cable es la antena de ruido. Esto también exige que la relación entre el controlador y la puerta y el motor de RdsOn sea baja para impulsar la baja capacitancia del diodo ESR y el límite de derivación EMI <=0.1uF de acuerdo con la DCR del límite de corriente del motor a partir de la resistencia del devanado. Por lo general, la relación > 20 o < 5 % de pérdida con ...
relación =Motor DCR/ RdsOn de drenaje y
=. controlador de puerta RdsOn / drenaje RdsOn para reglas generales aproximadas 20 es mínimo, no 1000, mientras que algunos son 100: 1

Para filtrar el arco del cepillo del motor, un MOV de 20 mm a 40 mm de tamaño y clasificado para el 150% de la fuente de alimentación funcionará bien.

Esto puede ser además de un amortiguador RC, como 10 ohmios en serie con 100 nF. Un amortiguador ayuda a reducir el ruido en todo momento, mientras que un MOV absorbe los transitorios que tienen picos de alto voltaje.

Se puede colocar un capacitor directamente a través de los contactos del motor, pero se limita a filtrar solo el ruido de RF aleatorio y no debe superar 1 nF.

Una combinación de estos pasos debería calmar las cosas. Tenga en cuenta que no puede hacer que el arco del cepillo sea cero, pero una reducción del 90% - 99% sería muy buena.

Los condensadores y diodos que se muestran en la imagen están ahí para proteger los MOSFET, no el motor. Idealmente, C1 >> C4 no debe tener más de 10 nF, o comienzan a actuar como una carga capacitiva para los MOSFET.