Перейти к содержанию

Торможение и выбег двигателя в H-мосте (brake и coast)

Чтобы остановить коллекторный двигатель, его можно просто отключить — тогда он докрутится по инерции. А можно замкнуть его выводы, и двигатель, превратившись в генератор, затормозит сам себя. В драйверах H-моста эти два режима называются coast и brake.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Торможение (brake) и выбег (coast) — два режима H-моста, которыми останавливают коллекторный двигатель или заполняют паузу ШИМ. При торможении оба вывода двигателя замыкаются на один полюс питания, обычно через нижние ключи. При выбеге все ключи закрыты и выходы драйвера отпущены.

Таблица входов

Так режимы задаются у драйвера TI DRV8871:

IN1IN2ВыходыРежим
00оба в Z-состоянииcoast: выбег, через 1 мс — сон
01L / Hназад
10H / Lвперёд
11L / Lbrake: торможение, медленный спад тока

У сдвоенного DRV8833 таблица такая же: 00 — coast и быстрый спад, 11 — brake и медленный спад.

Что происходит при торможении

Вращающийся двигатель — это генератор с противо-ЭДС, пропорциональной скорости. Когда обмотка замкнута нижними ключами, эта ЭДС гонит через неё ток в обратном направлении, и момент тормозит вал. В первый момент ток равен противо-ЭДС, делённой на сопротивление обмотки, затем падает вместе со скоростью. Энергия вращения уходит в тепло в обмотке и ключах.

При выбеге ток обмотки после выключения ключей быстро спадает через внутренние диоды, а дальше двигатель отключён и останавливается только трением.

Режимы в паузе ШИМ

Те же два режима определяют, как ведёт себя ток в паузе ШИМ — это быстрый и медленный спад. TI для DRV8871 пишет, что при ШИМ обычно лучше всего чередовать движение и торможение. Наше объяснение: в паузе ток продолжает течь через нижние ключи и спадает медленно, поэтому пульсации тока меньше, а скорость плавнее следует за коэффициентом заполнения. Microchip в AN905 предупреждает о главной ошибке ручного управления мостом: нельзя одновременно открывать верхний и нижний ключ одной стойки — это сквозной ток и короткое замыкание источника. Готовые драйверы со встроенной логикой разобраны на странице DRV8833 и TB6612.

Частые вопросы

Что лучше для остановки: brake или coast?

Brake останавливает двигатель быстро: обмотка замкнута через нижние ключи, и противо-ЭДС гонит через неё тормозящий ток. Coast просто отпускает выводы, и вал докручивается по инерции. Для точной остановки выбирают brake, для плавной и без рывка — coast.

Опасно ли торможение для драйвера?

Ток торможения в первый момент равен противо-ЭДС, делённой на сопротивление обмотки, — не больше тока останова при том же напряжении. Драйвер, выдерживающий пуск двигателя, выдерживает и торможение. Опасна другая ошибка: включить верхний и нижний ключ одной стойки — это короткое замыкание питания.

Какой режим использовать в паузе ШИМ?

TI в даташите DRV8871 пишет, что при ШИМ обычно лучше всего чередовать движение и торможение: в паузе включаются оба нижних ключа, и ток медленно спадает через них. Наше объяснение: ток обмотки в паузе почти не прерывается, поэтому средний ток и скорость плавнее следуют за коэффициентом заполнения. Пауза в режиме coast даёт быстрый спад тока через диоды.

Источники

  1. Texas Instruments. DRV8871 3.6-A Brushed DC Motor Driver With Internal Current Sense (PWM Control), SLVSCY9B (August 2015, revised July 2016) — табл. 1: IN1 = 0, IN2 = 0 — coast, выходы в высокоимпедансном состоянии, через 1 мс сон; 0/1 — назад; 1/0 — вперёд; 1/1 — brake, оба нижних ключа открыты (медленный спад); при ШИМ лучше чередовать движение и торможение, режим coast даёт быстрый спад тока; рис. 6 — пути тока в режимах drive, brake и coast
  2. Texas Instruments. DRV8833 Dual H-Bridge Motor Driver, SLVSAR1E (revised July 2015) — таблица управления мостом: xIN1 = 0, xIN2 = 0 — coast/fast decay, xIN1 = 1, xIN2 = 1 — brake/slow decay
  3. Microchip. AN905 Brushed DC Motor Fundamentals, DS00905B (2010) — табл. 1: режимы Forward, Reverse, Coast, Brake; в режиме Coast концы обмотки свободны и двигатель останавливается по инерции, в Brake концы замкнуты на землю, двигатель работает как генератор на бесконечную нагрузку и быстро останавливается; все ключи должны быть выключены, пока входы не определены; одновременное включение двух ключей одной полумостовой стойки замыкает источник питания

Нашли ошибку?

Смотрите также