詳細(xì)分析直流有刷電機(jī)并聯(lián)小電容作用-KIA MOS管

直流有刷電機(jī)并聯(lián)小電容

下圖為直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)的一個(gè)簡(jiǎn)單電路示意圖,本文主要是討論電機(jī)旁并聯(lián)電容的作用，并沒有畫出完整的驅(qū)動(dòng)電路。

為什么電機(jī)旁要并一個(gè)小電容C1，它有什么作用？現(xiàn)在一起來(lái)討論下。

先來(lái)看下有刷直流電機(jī)的大概結(jié)構(gòu)，如下圖所示.將此結(jié)構(gòu)放到驅(qū)動(dòng)電路中，如圖1所示

當(dāng)前時(shí)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(shí)MOS1和MOS4導(dǎo)通，MOS3和MOS2關(guān)閉，則線圈L1中有電流流過(guò)，如圖2所示。此時(shí)電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng),換向器也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)。

某一時(shí)刻，電機(jī)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(shí)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(guò)，如圖4所示，電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到某一時(shí)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。

因?yàn)榍耙粫r(shí)刻，線圈L1上有電流持續(xù)流過(guò)。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(shí)L1線圈兩端感應(yīng)出很高的反向電動(dòng)勢(shì)，來(lái)維持電流原來(lái)的方向。

電流的方向從線圈L1的一端流出，它要尋找一個(gè)回路，回到線圈的另一端，可以來(lái)看下此時(shí)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(dòng)勢(shì)，此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將比VCC要高，電流依然從左到右流動(dòng)，通過(guò)電刷負(fù)極流到MOS3和MOS4的中點(diǎn)，此時(shí)，MOS1和MOS4還是導(dǎo)通的，MOS3和MOS2依然是關(guān)閉狀態(tài)。

則此時(shí)線圈L1的電流可以分兩個(gè)方向流動(dòng)，一個(gè)是通過(guò)MOS4的DS，然后到地，然后通過(guò)MOS2的體二極管，流到電刷正極。

另外一個(gè)方向是通過(guò)MOS3的體二極管，然到是VCC線，然后通過(guò)MOS1的DS，流到電刷正極，電流的最終目的是要通過(guò)換向器B1，回到線圈的另一端。但是此時(shí)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(dòng)勢(shì)也很大，因此，電刷正極和換向器之間的空氣會(huì)被這個(gè)很大的反向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(shí)流到了地和VCC，回流路徑比較長(zhǎng)，會(huì)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(gè)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(gè)方面來(lái)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(guò)。

先來(lái)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(wú)法做到的。增加回路阻抗是可以，但是這樣流過(guò)電機(jī)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(guò)電源或地線形成回路，因此在電機(jī)旁并小電容的作用就體現(xiàn)出來(lái)了。

并了小電容后，線圈L1回流路徑，如圖7所示，這時(shí)流過(guò)小電容的電流是主要回路,如圖中粗線所示，而流過(guò)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(jī)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(duì)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?yàn)橛煞聪蚋袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生雖然很高，但維持的時(shí)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(lái)吸收。可以選擇0.1uF左右的電容或?qū)嶋H調(diào)試觀察波形來(lái)選擇合適的電容。

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