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  • 直流有刷電機并聯(lián)小電容作用詳解
    • 發(fā)布時間:2023-02-18 18:47:59
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    直流有刷電機并聯(lián)小電容作用詳解
    直流有刷電機并聯(lián)小電容
    下圖為直流有刷電機驅(qū)動的一個簡單電路示意圖,本文主要是討論電機旁并聯(lián)電容的作用,并沒有畫出完整的驅(qū)動電路。
    直流有刷電機 并聯(lián) 電容
    為什么電機旁要并一個小電容C1,它有什么作用?現(xiàn)在一起來討論下。
    先來看下有刷直流電機的大概結(jié)構(gòu),如下圖所示.將此結(jié)構(gòu)放到驅(qū)動電路中,如圖1所示
    直流有刷電機 并聯(lián) 電容
    當(dāng)前時刻,電刷正極和換向器B1接觸,電刷負(fù)極和換向器B2相連,同時MOS1和MOS4導(dǎo)通,MOS3和MOS2關(guān)閉,則線圈L1中有電流流過,如圖2所示。此時電機開始轉(zhuǎn)動,換向器也跟著轉(zhuǎn)動。
    某一時刻,電機轉(zhuǎn)到了圖3中所示的位置,換向器B3開始和電刷正極接觸,此時換向器B1也和電刷正極有接觸,線圈L1和L2中均有電流流過,如圖4所示,電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動。
    直流有刷電機 并聯(lián) 電容
    當(dāng)電機轉(zhuǎn)動到某一時刻,換向器B1和電刷正極開始脫離,如圖5所示,我們分析這一瞬間發(fā)生了什么,假設(shè)沒有C1電容。
    直流有刷電機 并聯(lián) 電容
    因為前一時刻,線圈L1上有電流持續(xù)流過。所以當(dāng)換向器B1和電刷正極開始脫離的瞬間,線圈L1的電流不能突變,此時L1線圈兩端感應(yīng)出很高的反向電動勢,來維持電流原來的方向。
    電流的方向從線圈L1的一端流出,它要尋找一個回路,回到線圈的另一端,可以來看下此時電流的回路是怎么樣的。
    首先,L1線圈的左邊感應(yīng)出很高的反向電動勢,此感應(yīng)電動勢將比VCC要高,電流依然從左到右流動,通過電刷負(fù)極流到MOS3和MOS4的中點,此時,MOS1和MOS4還是導(dǎo)通的,MOS3和MOS2依然是關(guān)閉狀態(tài)。
    則此時線圈L1的電流可以分兩個方向流動,一個是通過MOS4的DS,然后到地,然后通過MOS2的體二極管,流到電刷正極。
    另外一個方向是通過MOS3的體二極管,然到是VCC線,然后通過MOS1的DS,流到電刷正極,電流的最終目的是要通過換向器B1,回到線圈的另一端。但是此時換向器B1和電刷已經(jīng)分離出縫隙,不能形成回路。
    電流還存在,反向感應(yīng)電動勢也很大,因此,電刷正極和換向器之間的空氣會被這個很大的反向感應(yīng)電動勢擊穿,從而產(chǎn)生火花。
    上面描述的兩條電流路徑如圖6所示。可以看到,由線圈L1產(chǎn)生的反向感應(yīng)同時流到了地和VCC,回流路徑比較長,會使得電源線上產(chǎn)生較大的EMI干擾,影響到其他電路。
    那么怎么樣讓這個干擾的影響降至最低呢,降低或消除干擾,可以從源、回路、阻抗這三個方面來想辦法。
    要么讓干擾源不存在,要么縮短干擾的回路面積,要么增大回路上的阻抗,阻止干擾通過。
    先來看下干擾源,源是線圈L1,要想干擾源不存在,就要把線圈拿掉,這顯然是無法做到的。增加回路阻抗是可以,但是這樣流過電機的電流也變小,力和速度也就降低了,也不合適。
    那么,只有縮短回路面積,盡可能的讓干擾形成最短的回路,盡可能不讓它通過電源或地線形成回路,因此在電機旁并小電容的作用就體現(xiàn)出來了。
    并了小電容后,線圈L1回流路徑,如圖7所示,這時流過小電容的電流是主要回路,如圖中粗線所示,而流過電源和地的是次要回路,如圖中細(xì)線所示,因此電源線上的干擾將大大減少。
    綜上所述,直流有刷電機并聯(lián)小電容的作用是減少干擾源的回路面積,降低干擾源對其他電路的影響。
    至于為什么并聯(lián)的小電容,而不是大電容呢,那是因為由反向感應(yīng)電動勢產(chǎn)生雖然很高,但維持的時間很短,是一種尖峰脈沖,包含豐富的高次諧波,因此需要較小電容來吸收??梢赃x擇0.1uF左右的電容或?qū)嶋H調(diào)試觀察波形來選擇合適的電容。
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