電機(jī)能量回饋問(wèn)題是一個(gè)發(fā)生在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的常見(jiàn)問(wèn)題。許多設(shè)計(jì)人員不得不選擇相當(dāng)于額定電壓水平兩倍的電機(jī)電源電壓（VM）等級(jí)，這會(huì)增加系統(tǒng)成本。幸運(yùn)的是，如果您能先估計(jì)泵升幅度，您就可以選擇恰好的VM裕度。在本系列（專(zhuān)門(mén)針對(duì)常被問(wèn)到的問(wèn)題）的第一篇文章中，Nicholas Oborny就如何閱讀電機(jī)驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)提供了意見(jiàn)。今天，通過(guò)介紹一種估計(jì)泵升水平的方法，筆者將繼續(xù)談?wù)撨@個(gè)話題。

VM泵升波形

圖1展示了在減速過(guò)程中由能量回饋引起的典型VM泵升波形。當(dāng)輸入PWM（脈寬調(diào)制）占空比從99％變?yōu)?0％時(shí)，VM電壓從24V被泵升至32V。（在TI電機(jī)驅(qū)動(dòng)器裝置DRV8840上進(jìn)行的測(cè)試，DRV8840是一種5A的有刷直流 (DC) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。）

圖1：再生電能現(xiàn)象和VM泵升現(xiàn)象

泵升機(jī)制

在這里我們需要一些DC/DC電源管理背景資料以了解泵升機(jī)制。因此，讓我們來(lái)看看典型的降壓 — 升壓電路是如何工作的；請(qǐng)參閱圖2。有趣的是，在PWM控制過(guò)程中使用H橋驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，您能同時(shí)看到降壓和升壓的過(guò)程。如圖3所示，在PWM的開(kāi)通時(shí)間段，它是一個(gè)典型的降壓電路。而圖4中，在PWM的斷開(kāi)時(shí)間段，對(duì)反電動(dòng)勢(shì)（EMF）而言，則充當(dāng)升壓機(jī)制中的輸入電源。

圖2：降壓和升壓電路

圖3：H橋中的降壓變換

圖4：H橋中的升壓變換

該有刷DC電機(jī)的運(yùn)行模式可表示為方程式（1）。

在正常驅(qū)動(dòng)條件下，PWM占空比 = D，該電機(jī)將以方程式（2）所示電壓VDRV驅(qū)動(dòng)的速度運(yùn)行。

根據(jù)方程式（1），我們應(yīng)能估算出

升壓效應(yīng)將使VBST為

根據(jù)方程式（2）、（3）、（4），我們可估算出

因此，在正常運(yùn)行狀態(tài)下不存在VM泵升。

當(dāng)PWM占空比從D1減小至D2時(shí)，就在發(fā)生減小的時(shí)間點(diǎn)之前，我們可估算出

占空比剛剛減小后，電機(jī)的速度不能突然改變，因此基于新的占空比D2計(jì)算出VBST是

根據(jù)方程式（6）、（7），我們可得出

當(dāng)K * D1/ D2 > 1時(shí)，我們可估算出

VBST將比VVM高，并引起泵升效應(yīng)。假設(shè)K接近1，那么任何時(shí)候您減小占空比并使D2 < D1，VM泵升均會(huì)發(fā)生。例如，要是您讓占空比從100％減至50％，則VBST = 2 * VM。要是您讓占空比從90％減至30％，那么您將看到泵升電壓是VM的3倍。

泵升測(cè)試