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問：為什么在我們關(guān)斷電源的時候，需要注意線圈的放電，而電阻就不需要？ 答：我們都知道能量守恒是指能量并不會消失，而是從一種形式轉(zhuǎn)換到了另外一種形式。 當電流走過電阻的時候，能量變成了熱量，向四處散發(fā)出去了。而當我們的電能連接到線圈，也就是電感的時候，電能被轉(zhuǎn)化為磁能了。磁場能量是比較容易與電能發(fā)生自動轉(zhuǎn)換的。當我們關(guān)斷電源的時候，線圈內(nèi)存儲的磁能轉(zhuǎn)化為電能，用來彌補漸漸消失的電場。從外在的表現(xiàn)來看，即線圈的電流會慢慢地下降下來。也就是通常我們說的：電感類負載是可以保持電流的連續(xù)性的。這個時候，如果我們不僅僅是將電源關(guān)斷，而是將電感負載一端的電路完全開路的話，我們不僅僅會看到電流的連續(xù)下降，同時還可以看到電感兩端電壓的急速上升。當這種電壓增強到一定程度的時候，就可以擊穿空氣形成火花。這種原理解釋了為什么直流有刷電機在換向的時候會出現(xiàn)火星，同樣也解釋了在我們七八十年代的生活中拉斷電閘時可以看到火花蹦出的現(xiàn)象（圖1）。 
圖1，直流電機火花，及電閘火花 問：火花是危險的，那么如何處理呢？答：既然基本造成火花的原因是電感類負載即使是斷路的情況下也會盡量頑強地保持電流的連續(xù)性。那么，我們將保持電路的通路性作為解決問題的基本原則。一種簡單基本的方法是在電感兩端放置二極管。當電路切斷電路的時候，電感兩端的電壓會上升。當電壓上升到一定程度的時候，二極管會被導通。從而為電流提供了一條通路，而能量可以得到安全的釋放（圖2）。
圖2，此電路中能量可以得到安全的釋放 問：在集成電路驅(qū)動的電機線圈中， 放電如何處理？答：電機線圈的放電一般稱之為DECAY。上面說到的外加二極管的方式同樣適用。 你可以將電機如下圖連接（圖3）。
圖3，連接電機 當然，集成電路有本身自己的特性， 于是我們可以通過對電路的操作，在不依賴外加二極管的情況下實現(xiàn)安全放電。 這里有三種方式：A-SYNC MODE、SYNCMODE FAST DECAY和SYNC MODE SLOW DECAY。下圖為我們一般操作直流電機時電路的連接方式。電機通過H橋結(jié)構(gòu)的四個MOS管實現(xiàn)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。現(xiàn)在電機在正轉(zhuǎn)，而左上右下兩個MOS管導通，電流正從左邊流向右邊（圖4）。
圖4，操作直流電機時電路的連接方式 這時我們將電機停下，同時需要處理電機線圈中儲藏的能量。第一種方式A-SYNC FAST DECAY。根據(jù)集成電路的工藝，MOS管中一定會集成一個體二極管，連接在漏極和源極之間。通過對二極管的處理，我們可以使之承受不同的電流強度。那么，在停機時，如果我們將四個MOS管全部關(guān)斷，那么電流將會沿著體二極管泄流出去。 如圖5所示。
圖5，第一種方式A-SYNC FAST DECAY 這時有兩個現(xiàn)象會發(fā)生，第一：在電機線圈左邊會出現(xiàn)低于地的負電壓，幅值為二極管擊穿電壓，而線圈右側(cè)的電壓出現(xiàn)比電源電壓高的正電壓。第二：二極管上的能量散發(fā)為Vdiode×Icoil，發(fā)熱比較厲害。第二種方式SYNC MODE FAST DECAY。這種方式下，停機時我們將左下及右上兩個MOS管打開。電機中的電流在停機開始階段依然為從左往右。通過兩個開通的MOS管的連接，能量循環(huán)入電源系統(tǒng)（圖6）。
圖6，第二種方式SYNC MODE FAST DECAY 這種方式下也有兩種現(xiàn)象：第一：施加在線圈上的電壓與線圈本身電流的方向相反，從而線圈中電流衰減的速度比較快。第二：在芯片上整體產(chǎn)生的熱量為Rdson×Icoil2，因為MOS管的導通電阻Rdson一般都相當小，因此芯片的散熱量較小。第三種方式SYNC MODE SLOW DECAY。在這種方式下，在停機時，我們將兩個下管導通。線圈中的電流依然是從左到右。因為兩個下關(guān)的導通，使得在電路原理上我們等效于將電機線圈兩端短路，因此，電流能量在電機線圈及MOS管組成的閉環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)消耗。 這種方式也同樣有它自身的特點：第一，在散熱方面，它與SYNCMODE FAST DECAY相同。在芯片上整體產(chǎn)生的熱量為Rdson×Icoil2。第二，這種模式所形成的短路電路，使得電機系統(tǒng)實現(xiàn)自剎車功能。第三，這種方式并不適合大型高速電機。那種電機系統(tǒng)中的能量很大，當使用SYNC MODESLOW DECAY的方式連接的時候，會出現(xiàn)超高電流的現(xiàn)象。電流值決定于電機線圈感應(yīng)電動勢伏值與電機內(nèi)阻。某些極端的情況會導致過流保護或者電機燒毀（圖7）。
當我們對電機的放電方式有了基本的認識后，在實際應(yīng)用中， 就可以根據(jù)他們不同的特點進行選擇。 |
