एच-ब्रिज फ्लाई-बैक


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क्षमा करें यदि यह प्रश्न थोड़ा लंबा है, लेकिन मैं हालांकि यहां अत्याधुनिक कला पर चर्चा करना उचित समझता हूं क्योंकि मैं प्रश्न पूछने से पहले इसे जानता हूं।

मुद्दा

मोटर आदि के एक द्विदिश कॉइल को चलाने के लिए एच-ब्रिज का उपयोग करते समय, मैंने हमेशा फ्लाई-बैक करंट से निपटने के सर्वोत्तम तरीके के बारे में अपनी चिंताएं व्यक्त की हैं।

क्लासिक फ्लायर बैक

शास्त्रीय रूप से, हम निम्न सर्किट का उपयोग करते हैं जहां ब्रिज स्विच में फ्लाई-बैक डायोड ड्राइव को विद्युत प्रवाह की अनुमति देता है, जिसे हरे रंग में दिखाया जाता है, बिजली की आपूर्ति में वापस आ जाता है (लाल रंग में दिखाया गया है)।

हालांकि, मैंने हमेशा उस पद्धति के बारे में गंभीर चिंता जताई है, विशेष रूप से इस बारे में कि आपूर्ति लाइन में वर्तमान में अचानक उलट वोल्टेज नियामक और सी 1 भर में वोल्टेज को कैसे प्रभावित करता है।

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रिकवरी फ्लो बैक

क्लासिक का एक विकल्प रीक्रिएटेड फ्लाई-बैक का उपयोग करना है। यह विधि केवल स्विच जोड़े (कम या उच्च) में से एक को बंद कर देती है। इस मामले में लाल धारा केवल पुल के भीतर घूमती है और डायोड और मस्जिद में फैल जाती है।

जाहिर है, यह विधि बिजली की आपूर्ति के साथ मुद्दों को हटा देती है, हालांकि इसके लिए अधिक जटिल नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकता होती है।

वर्तमान क्षय इस विधि के साथ बहुत धीमा है क्योंकि कॉइल भर में लगाए गए वोल्टेज को मस्जिद पर डायोड-ड्रॉप + आईआर है। जैसे, यह कॉइल में करंट को रेगुलेट करने के लिए पीडब्लूएम का उपयोग करते हुए क्लासिक विधि पर एक बेहतर समाधान है। हालांकि, फ़्लिपिंग दिशा से पहले करंट को सूँघने के लिए, यह धीमा है, और कॉयल में सभी ऊर्जा को डायोड और मस्जिद में गर्मी के रूप में डंप करता है।

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ज़ेनर बायपास

मैंने क्लासिक फ्लाई-बैक विधि को आपूर्ति को अलग करने के लिए संशोधित किया है और यहां दिखाए गए अनुसार जेनर बाईपास का उपयोग किया है। जेनर को आपूर्ति रेल की तुलना में काफी अधिक वोल्टेज के लिए चुना जाता है, लेकिन अधिकतम ब्रिज वोल्टेज जो भी हो उससे कम एक सुरक्षा मार्जिन है। जब पुल को बंद कर दिया जाता है तो फ्लाई-बैक वोल्टेज उस जेनर वोल्टेज तक सीमित हो जाता है और पुनरावृत्ति करंट को D1 पर आपूर्ति में लौटने से रोक दिया जाता है।

यह विधि बिजली की आपूर्ति के साथ मुद्दों को हटा देती है, और इसके लिए अधिक जटिल नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकता नहीं होती है। यह तेजी से करंट को बाहर निकालता है क्योंकि यह कॉइल के पार बड़ा वोल्टेज लगाता है। दुर्भाग्य से, यह इस मुद्दे से ग्रस्त है कि लगभग सभी कुंडल ऊर्जा को जेनर में गर्मी के रूप में डंप किया जाता है। इसलिए बाद में उच्च वाट क्षमता होनी चाहिए। चूंकि, वर्तमान को अधिक तेज़ी से समाप्त किया जाता है, इसलिए यह विधि PWM वर्तमान नियंत्रण के लिए अवांछनीय है।

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ऊर्जा रिसाइकिलिंग जेनर बायपास

मुझे इस विधि से काफी सफलता मिली है।

यह विधि डी 3 का उपयोग करके आपूर्ति को अलग करने के लिए क्लासिक फ्लाई-बैक विधि को संशोधित करती है, हालांकि, केवल जेनर का उपयोग करने के बजाय, एक बड़ा संधारित्र जोड़ा जाता है। जेनर अब केवल संधारित्र पर वोल्टेज को पुल पर रेटेड वोल्टेज से अधिक होने से रोकने में भूमिका निभाता है।

जब पुल बंद हो जाता है तो फ्लाई-बैक करंट का इस्तेमाल कैपेसिटर में चार्ज जोड़ने के लिए किया जाता है जो सामान्य रूप से बिजली आपूर्ति स्तर पर चार्ज किया जाता है। जैसा कि संधारित्र रेल वोल्टेज के ऊपर चार्ज करता है, कॉइल में करंट का क्षय होता है और संधारित्र पर वोल्टेज केवल एक अनुमानित स्तर तक पहुंच सकता है। जब सही ढंग से डिज़ाइन किया गया हो, तो जेनर को वास्तव में कभी चालू नहीं करना चाहिए, या केवल चालू करना चाहिए जब वर्तमान निम्न स्तर पर हो।

संधारित्र पर वोल्टेज में वृद्धि कॉइल करंट को तेजी से बाहर निकालती है।

जब विद्युत धारा आवेश को रोकती है, और ऊर्जा जो कुंडली में थी, संधारित्र पर फंस जाती है।

अगली बार जब पुल को चालू किया जाएगा तो उसके पार रेल वोल्टेज से भी बड़ा होगा। इससे कुंडली को तेजी से चार्ज करने और वापस संग्रहीत ऊर्जा को कुंडल में वापस रखने का प्रभाव पड़ता है।

मैंने इस सर्किट का उपयोग एक स्टेपर मोटर नियंत्रक पर किया था जिसे मैंने एक बार डिज़ाइन किया था और पाया कि इससे उच्च चरण दर पर टोक़ में काफी सुधार हुआ और वास्तव में मुझे मोटर को काफी तेज चलाने की अनुमति मिली।

यह विधि बिजली की आपूर्ति के साथ मुद्दों को हटा देती है, इसके लिए अधिक जटिल नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकता नहीं होती है, और गर्मी के रूप में बहुत अधिक ऊर्जा को डंप नहीं करता है।

यह शायद पीडब्लूएम वर्तमान नियंत्रण के लिए अभी भी उपयुक्त नहीं है।

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मेल

मुझे लगता है कि यदि आप चरण कम्यूटेशन के अलावा पीडब्लूएम वर्तमान नियंत्रण का उपयोग कर रहे हैं तो विधियों का संयोजन विवेकपूर्ण हो सकता है। पीडब्लूएम भाग के लिए पुनरावृत्ति विधि का उपयोग करना और चरण स्विच के लिए शायद ऊर्जा पुनर्नवीनीकरण शायद आपका सबसे अच्छा दांव है।

तो मेरा प्रश्न क्या है?

उपरोक्त वे विधियाँ हैं जिनसे मैं अवगत हूँ।

क्या H-Bridge के साथ कॉइल चलाते समय फ्लाई-बैक करंट और एनर्जी को संभालने की कोई बेहतर तकनीक है?


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अच्छा विस्तृत प्रश्न। मेरा अनुभव सिर्फ मुझे एक बड़ी टोपी का विकल्प चुनने के लिए प्रेरित करता है।
एंडी उर्फ

क्या फायदे "गुंजयमान स्विचिंग" या "शून्य क्रॉसिंग स्विचिंग" सिस्टम को लाते हैं?
analogsystemsrf

नियामक के लिए कोई भी कारण, विशेष रूप से अंतिम टोपोलॉजी के लिए। अंतिम "अतिरिक्त वोल्टेज" प्रदान करता है जो आपके पाश लाभ को बढ़ाता है और इसलिए उच्च प्रदर्शन। लगता है कि आप इस प्रकार के लिए एक विनियमित रेल में रुचि नहीं रखते हैं। यह भी कि आप कितना जटिल नियंत्रण सहन करने को तैयार हैं? वहाँ एक नरम तरीका है, लेकिन यह सॉफ्टवेयर में होने की जरूरत है
Jon19B

@JonRB रेगुलेटर को केवल संदर्भ के लिए शामिल किया गया था। कहीं न कहीं एक ही रेल पर अन्य सर्किटरी के अलावा यह सब खिलाने वाली एक बिजली की आपूर्ति है।
ट्रेवर_जी

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लोड के आर-पार समानांतर में दो स्वैचेबल (यानी MOSFETs के साथ श्रृंखला में) डायोड जोड़ने के बारे में क्या? उन MOSFETs को केवल तब ही स्विच करना होगा जब ध्रुवीयता बदल जाए।
Oskar Skog

जवाबों:


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हो सकता है कि आप कम साइड वाली मस्जिद के साथ ब्रेकिंग रेसिस्टर का उपयोग कर सकते हों, इस पद्धति का उपयोग एसी मोटर ड्राइव में किया जाता है जहां आपूर्ति (एसी) पुनर्योजी ऊर्जा को संभाल नहीं सकता है।

एक विचार है


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नियंत्रण रेखा फ़िल्टर का उपयोग करने के लिए बेहतर है और मूल से तक ESR पर विचार करें1/टीआर

किसी भी आपूर्ति में Dc पर कम Zo होगा लेकिन Zo एक बड़े मूल्य के लिए बढ़ता है जिससे लोड विनियमन त्रुटियां होती हैं क्योंकि बैंडविड्थ एकता लाभ प्रतिक्रिया को कम करता है।

-3बी=n/टीआरn

स्विचिंग दर पर प्रतिबाधा जैसे 30kHz और 10ns के रिजीवन में 300MHz के लिए हार्मोनिक्स होता है, जो कि 4 दशकों से अधिक का सबसे बड़ा कैप्स है, जो अल्ट्रा ईएसआर के लिए संभाल सकता है, इसलिए 3 कैप्स की आवश्यकता होती है। जैसे 1000uF फिटकरी 10uf टैंटलम 0.1 यूएफ प्लास्टिक

Cmax की रेटिंग Zc के कैप और DCR और ZL (f) की मोटर पर निर्भर करती है, MOSFETs की RdsOn और ट्रैक केबल्स की प्रतिबाधा। स्टार्टअप के दौरान डेडटाइम करंट को अवशोषित किया जाना चाहिए। DCR अधिकतम करंट का प्रतिनिधित्व करता है।

क्लैंप हिमस्खलन डायोड वर्तमान पथ PWM की समय सीमा (~ 1us) के दौरान फ्लाईबैक पल्स को अवशोषित करने के लिए MOSFET स्विच के रूप में एक ही वर्तमान और पथ लेता है।

आप प्रत्येक कैप के लिए गणित को Dissipation कारक <0.01 पर कर सकते हैं। बनाम 0.05


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अतिरिक्त जानकारी के लिए धन्यवाद। अत्यंत सम्मान के साथ, मुझे हमेशा आपकी बातों को समझने के लिए आपके उत्तरों को पाँच बार पढ़ना होगा। आलोचना नहीं जिसे आप समझेंगे, बस कुछ प्रतिक्रिया इंजीनियर से इंजीनियर तक। कम्यूटेशन के लिए फ्रीक्वेंसी हालांकि उससे बहुत कम है। दूसरी ओर पीडब्लूएम नियंत्रण, जैसा कि मैं कहता हूं, मेरी राय में पुनरावृत्ति का उपयोग करना चाहिए।
ट्रेवर_जी

सॉफ्ट स्विचिंग कन्वर्टर्स को तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: जीरो वोल्टेज स्विचिंग (जेडवीएस), जीरो करंट स्विचिंग (जेडसीएस) और जीरो वोल्टेज और जीरो करंट स्विचिंग (ZVZCS)। ZCZVS स्थिति के तहत स्विचिंग अन्य दो विधियों की तुलना में बेहतर कार्य करता है। गंभीर चालन मोड, CCM में सर्किट का संचालन करके, एक फ्लाईबैक कनवर्टर के नरम स्विचिंग को प्राप्त किया जा सकता है। (रिसर्च गेट से फँसा) यह मैं एक LC फ़िल्टर के लिए सोच रहा था
टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

iaeme.com/MasterAdmin/UploadFolder/… एक और पेपर मूल रूप से LC अनुनाद के साथ वर्तमान अर्थों के साथ शिफ्ट किया गया है, मुझे आशा है कि
टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

@TonyEErocketscientist यदि आप इस पत्र के लेखकों के साथ संबंध में हैं, तो आप उन्हें बताना चाहते हैं कि आंकड़े 18 और 21 एक दूसरे की पिक्सेल-पूर्ण प्रतियाँ प्रतीत होती हैं, जो सामग्री में मेरे विश्वास को कम करती हैं।
दिमित्री ग्रिगोरीव

लेखक की साहित्यिक चोरी (हाहा) में पर्याप्त फजीहत नहीं है और सच्चे अनुकरण की कमी है। चिंता मत करो वैसे भी बहुत सारे लापता विवरण हैं।
टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

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PWM- संचालित डीसी मोटर्स (kHz रेंज और अप में आवृत्तियों के साथ) के लिए, हमें कॉइल के पीछे-EMF से निपटना होगा , और फ्लाई-बैक को फिर से भरना सबसे समझदार विकल्प है। पूरे विचार को कॉइल के माध्यम से चालू रखने के लिए है, और खुले एमओएसएफईटी के कम प्रतिरोध से बहुत मदद मिलती है।

BTW, आप दोनों ऊपरी MOSFETs को खुला रखना चाहते हैं, क्योंकि एक खुले MOSFET में डायोड के रूप में बहुत कम वोल्टेज ड्रॉप होता है। फ्लाईबैक डायोड पर भरोसा करने से महत्वपूर्ण नुकसान होता है और जेनर / प्रतिरोधक बायपास केवल इसे बदतर बनाते हैं।

निरंतर-वर्तमान मोटर नियंत्रण संकेतों के लिए (बहुत कम आवृत्तियों के साथ), सबसे महत्वपूर्ण कारक जिसके साथ हमें निपटना है, वह है मोटर का बैक-ईएमएफ जो अपनी स्वयं की जड़ता द्वारा संचालित जनरेटर के रूप में कार्य करना शुरू करता है। इस स्थिति में, उत्पन्न वर्तमान के लिए कम-प्रतिरोध पथ प्रदान करने का मतलब है कि आप मोटर को सक्रिय रूप से ब्रेक दे रहे हैं। यदि आप जो चाहते हैं, तो आप एक निश्चित सीमा तक रीक्रिएटेड फ्लाई-बैक का उपयोग कर सकते हैं, क्योंकि गतिज ऊर्जा आपके MOSFETs और फ्लाईबैक डायोड्स द्वारा अलग हो जाती है। इस सीमा को विगत करें, आपको गर्मी को डंप करने के लिए एक गिट्टी अवरोधक का उपयोग करना होगा।

यदि आप सक्रिय रूप से ब्रेक नहीं करना चाहते हैं, तो आप आमतौर पर एक जेनर बाईपास का उपयोग करेंगे। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि विशेष मामलों को छोड़कर (जैसे एक इलेक्ट्रिक कार डाउनहिल जा रही है, जहां घर्षण को आने वाली यांत्रिक ऊर्जा से बौना किया जाता है), एक डीसी मोटर उच्च वोल्टेज उत्पन्न नहीं कर सकता है जिसे इसके साथ संचालित किया गया था। इसलिए जेनर को आमतौर पर कॉइल के बैक-ईएमएफ को अवशोषित करने की आवश्यकता होती है, और फिर इसे आचरण नहीं करना चाहिए। यह केवल कुंडल ऊर्जा को अवशोषित करता है, न कि मोटर की गतिज ऊर्जा (जो कि MOSFETs को पुन: परिचालित फ्लाई-बैक के मामले में भी अवशोषित करना होगा)।

जेनर + कैपेसिटर एक अच्छा विचार है, लेकिन केवल तब जब आपके MOSFETs को रेल वोल्टेज की तुलना में काफी अधिक वोल्टेज के लिए रेट किया जाता है, और आप अपनी मोटर को एक वोल्टेज के साथ ड्राइविंग कर सकते हैं जिसे आप ठीक से नियंत्रित नहीं करते हैं।


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फ्लाई-बैक करंट से निपटने का सबसे अच्छा तरीका क्या है?

समस्या यह है कि LDO वर्तमान (उत्सर्जक या नाली अनुयायियों) के यूनिडायरेक्शनल आपूर्तिकर्ता हैं और इस प्रकार नियामक आउटपुट प्रतिबाधा एक उच्च आपूर्ति वोल्टेज उत्पन्न करने वाले सर्किट को खोलेगी जब तक कि ऊर्जा एक कुशल तरीके से ऊर्जा पुन: प्रसारित नहीं होती है।

यह बैटरी पावर के साथ इतनी समस्या नहीं है क्योंकि यह फ्लाई-बैक एनर्जी को स्टोर कर सकती है।

फ्लाईबैक करंट के स्रोत:

1) कम्यूटेशन के दौरान डेडटाइम

  • पीडब्लूएम के साथ उच्च साइड रेल के लिए स्कूटी डायोड का उपयोग करते हुए पुनरावृत्ति पारंपरिक समाधान है
  • उच्च पक्ष स्विच भर में एन-चंट शंट FETs का उपयोग करके पुनर्संरचना, लेकिन बूटस्ट्रैप वोल्टेज की आवश्यकता होती है क्योंकि गेट वोल्टेज वी + से अधिक होना चाहिए, ड्राइवरों में बर्बाद एक अधिक महंगी अभी तक संभव कम सक्रिय शक्ति है जो अब मोटर द्वारा कम अवधि के लिए अवशोषित होती है टी / एल / आर। ।
    • दोनों मामलों में छठी गिरावट एल / आर क्षय समय के दौरान नुकसान ऊर्जा को निर्धारित करती है, ई के लिए टी = वी (टी) * मैं (टी) * टी [वाट-सेकंड] जहां करंट शुरू होने से पहले की तरह ही शुरू होता है फिर शून्य तक पहुंचता है और कॉइल के माध्यम से एक ही दिशा में जाता है, जबकि वोल्टेज ड्रॉप ने स्विच में ध्रुवता को उलट दिया है। I (t) * डायोड का VF * VF तात्कालिक बिजली हानि को निर्धारित करता है, लेकिन चूंकि यह डायोड वर्तमान कर्तव्य चक्र PWM अवधि के दौरान सामान्य रूप से कम होता है, वर्तमान रेटिंग FET की तुलना में एक या अधिक होनी चाहिए, लेकिन ताप वृद्धि थर्मल पर निर्भर करती है स्विच करने से पहले और बाद में FET को डायोड के वोल्टेज ड्रॉप का प्रतिरोध और अनुपात।
    • यदि किसी के पास शून्य-घाटी समकालिक प्रतिध्वनि स्विच है, तो संभव है कि वह ऊर्जा को एक LC भार में बदल दे। शून्य चरण शिफ्ट (शून्य-घाटी स्विचिंग)

2) टॉर्क की दिशा बदलना

  • इस मोड में, मोटर दोनों को संग्रहीत ऊर्जा के जनरेटर के रूप में कार्य करता है और फिर इलेक्ट्रॉनिक ब्रेक के रूप में कार्य करता है।
  • पुनर्योजी मोड का अर्थ है कि आपके पास ऊर्जा को स्टोर करने के लिए कुछ है, जैसे कि अल्ट्राकैप या बैटरी और एलडीओ के साथ काम नहीं करता है।
  • अपक्षयी मोड का अर्थ है कि आप जनरेटर में संग्रहीत ऊर्जा को अलग करना चाहते हैं या डमी लोड करने के लिए कुछ अन्य स्विच हैं।
  • चूँकि यह कॉइल इंडक्शन में संग्रहित धारा की तुलना में बहुत अधिक फ्लाईबैक ऊर्जा है, क्योंकि इसमें संग्रहीत गतिज ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए मोटर और भार की जड़ता होती है।

इस तरह के एक महान सवाल एक दूसरे जवाब के हकदार हैं।
टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75
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