Lo siento si esta pregunta es un poco larga, pero pensé que sería prudente discutir el estado del arte tal como lo conozco antes de hacer la pregunta.
PROBLEMA
Cuando uso un puente H para conducir una bobina bidireccional de un motor, etc., siempre he tenido mis preocupaciones sobre la mejor manera de lidiar con la corriente de retorno.
VUELO CLÁSICO
Clásicamente, vemos el siguiente circuito utilizado donde los diodos de retorno a través de los interruptores del puente permiten que la corriente del variador, que se muestra en verde, se vuelva a canalizar a la fuente de alimentación (que se muestra en rojo).
Sin embargo, siempre he tenido serias preocupaciones sobre ese método, específicamente sobre cómo esa inversión repentina en la corriente en la línea de suministro afecta el regulador de voltaje y el voltaje a través de C1.
VUELO DE RECIRCULACIÓN
Una alternativa al clásico es utilizar el recirculado fly-back. Este método solo apaga uno de los pares de interruptores (bajo o alto). En este caso, la corriente roja solo circula dentro del puente y se disipa en el diodo y el mosfet.
Obviamente, este método elimina los problemas con la fuente de alimentación, sin embargo, requiere un sistema de control más complejo.
La disminución de corriente es mucho más lenta con este método ya que el voltaje aplicado a través de la bobina es solo caída de diodos + IR del mosfet encendido. Como tal, es una solución MUCHO mejor que el método clásico mientras se usa PWM para regular la corriente en la bobina. Sin embargo, para apagar la corriente antes de cambiar de dirección, es lenta y descarga toda la energía en la bobina como calor en el diodo y el mosfet.
BYPASS DE ZENER
También he visto el clásico método fly-back modificado para aislar el suministro y usar un bypass Zener como se muestra aquí. El Zener se elige para tener un voltaje significativamente más alto que el riel de suministro, pero un margen de seguridad menor que el voltaje máximo del puente. Cuando se cierra el puente, el voltaje de retorno se limita a ese voltaje zener y D1 bloquea el retorno de la corriente de recirculación al suministro.
Este método elimina los problemas con la fuente de alimentación y NO requiere un sistema de control más complejo. Apaga la corriente más rápido ya que aplica un voltaje de retorno más grande a través de la bobina. Desafortunadamente, tiene el problema de que casi toda la energía de la bobina se descarga como calor en el Zener. Este último, por lo tanto, tiene que ser bastante alto. Como la corriente se termina más rápidamente, este método no es deseable para el control de corriente PWM.
BYPASS ZENER DE RECICLAJE DE ENERGÍA
He tenido un éxito considerable con este método.
Este método modifica el clásico método de retorno para aislar el suministro nuevamente usando D3, sin embargo, en lugar de solo usar un Zener, se agrega un condensador grande. El Zener ahora solo juega el papel de evitar que el voltaje en el capacitor exceda el voltaje nominal en el puente.
Cuando el puente se cierra, la corriente de retorno se usa para agregar carga al condensador que normalmente se carga al nivel de la fuente de alimentación. A medida que el condensador se carga más allá del voltaje del riel, la corriente decae en la bobina y el voltaje en el condensador solo puede alcanzar un nivel predecible. Cuando está diseñado correctamente, el Zener nunca debería encenderse, o solo encenderse cuando la corriente está en un nivel bajo.
El aumento de voltaje en el condensador apaga la corriente de la bobina más rápido.
Cuando la corriente deja de fluir, la carga y la energía que estaba en la bobina queda atrapada en el condensador.
La próxima vez que se conecte el puente, habrá un voltaje mayor que el del riel a través de él. Esto tiene el efecto de cargar la bobina más rápido y volver a aplicar la energía almacenada nuevamente en la bobina.
Usé este circuito en un controlador de motor paso a paso que diseñé una vez y descubrí que mejoraba significativamente el par a altas velocidades de paso y, de hecho, me permitía conducir el motor considerablemente más rápido.
Este método elimina los problemas con la fuente de alimentación, NO requiere un sistema de control más complejo y no arroja mucha energía como calor.
Sin embargo, probablemente todavía no sea adecuado para el control de corriente PWM.
COMBINACIÓN
Tengo la sensación de que una combinación de métodos puede ser prudente si está utilizando el control de corriente PWM además de la conmutación de fase. Usar el método de recirculación para la parte PWM y quizás el reciclador de energía para el interruptor de fase es probablemente su mejor opción.
Entonces, ¿cuál es mi pregunta?
Los anteriores son los métodos que conozco.
¿Existen mejores técnicas para manejar la corriente de retorno y la energía cuando se conduce una bobina con un puente H?
