有刷直流電機的PWM驅(qū)動中其他電流再生方法

在上一篇文章對有刷直流電機的PWM驅(qū)動原理的說明中，介紹了基于電機兩端短路的電流再生方法，實際上有刷直流電機的PWM驅(qū)動中還有其他電流再生方法，有刷直流電機的PWM驅(qū)動中的每種方法都有其應(yīng)該考慮的事項。

使用PWM輸出方式驅(qū)動有刷直流電機：電流再生方法

下面是用來說明PWM驅(qū)動原理的示意圖。其中省略了沒必要列出的晶體管。（a）是施加電壓時的電流再生，（b）是電機兩端短路方法的電流再生。

由于使用了晶體管（在該示例中為MOSFET）來切換H橋，因此作為現(xiàn)實問題，需要將晶體管的導(dǎo)通電阻作為每條路徑中的損耗加以考慮。該思路也同樣適用于后續(xù)的電流再生方法。

除了（b）以外，還有三種電流再生方法。（c）是在施加電壓的狀態(tài)下的只斷開Q1（Q2和Q3保持關(guān)斷，而Q4保持導(dǎo)通）的方法。 ?在這種情況下，再生電流經(jīng)由關(guān)斷中的Q2的寄生（體）二極管流動，與（b）中相同。此時，路徑中不僅包括導(dǎo)通電阻，還包括寄生二極管的正向電壓VF。因此，電流會迅速衰減。另外，施加到電機的等效平均電壓會損耗VF的量，因此會小于占空比相應(yīng)的電壓。

（d）是關(guān)閉所有晶體管的方法。在這種情況下，再生電流經(jīng)由關(guān)斷的Q2和Q4的寄生二極管流動。在該路徑中，Q2和Q3的兩個寄生二極管的VF會成為損耗。

另外，由于電源Ea進入電流路徑并使電流沿相反的方向流動，所以再生電流的衰減非常快，并且施加于電機的相對于ON占空比的等效平均電壓變得非常低。當(dāng)以50％占空比驅(qū)動時，施加于電機的等效平均電壓將接近于零。此時，由于存在二極管，因此當(dāng)電流變?yōu)榱銜r將停止再生，并且沒有電流沿相反方向流動。

（e）是使與施加電壓時相反的晶體管導(dǎo)通的方法，也就是從Q1和Q4導(dǎo)通、Q2和Q3關(guān)斷的電壓施加狀態(tài)變?yōu)镼1和Q4關(guān)斷、Q2和Q3導(dǎo)通的狀態(tài)，即偏置狀態(tài)。

在這種情況下也同樣，電源Ea進入電流路徑并使電流反向流動，因此再生電流的衰減非?？欤谠偕娏鹘?jīng)由二極管時，當(dāng)電流變?yōu)榱銜r再生停止，但由于晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)，故電流將以相反的方向流動。

因此，如果按照與（d）相同的50％占空比進行驅(qū)動，則施加于電機的等效平均電壓將變?yōu)榱恪Ｔ谡伎毡葹?00％時，施加于電機的等效平均電壓最大。在占空比從100％到50％之間，可以與占空比成正比控制從最大到零的施加電壓。另外，當(dāng)占空比從50％到0％時，電流從100％到50％反向流動。該條件下的PWM電壓和電流波形如下所示。

關(guān)于有刷直流電機的PWM驅(qū)動的說明中提到的損耗問題，將在下一篇文章中單獨進行介紹。

關(guān)鍵要點：

有刷直流電機的PWM驅(qū)動會反復(fù)施加電壓和電流再生動作。

有刷直流電機的PWM驅(qū)動使用H橋的電流再生方法有多種，再生電流路徑不同損耗也不同。

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