直流电机学习（3）直流电机输入电容

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直流电机学习（3）直流电机输入电容

输入电容的选择主要和输入电流交流纹波电流有关系，输入电流的交流乘上电容的ESR等于输入电压的交流纹波。

使用半桥驱动电机可以等效成以下。

图1:DC 电机驱动等效电路

当M1打开，M2关闭时候，电机上的电流如红色的路径，当M2打开M1关闭时候电流走蓝色的路径，咱们来看看PWM驱动时候VM上的电流波形图如下图2所示

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2024-1-12 17:46 上传

图2：电机波形图

C1:M2 源极电压 | C2:输入PWM |C3:输入电流波形

在图2中我们看到输入电流波形是在 M1打开时候才有，当M1关闭时候输入是没有电流的，当M1关闭时候我们看到C1有个反向电压，这个反向电压约895mV这个就是因为L1的电流不能突变，此时L1上的电压连接MOS管M2的为负电压，连接电阻的为正电压让MOS管body Diode正向导通，此时MOS管的上Body Diode 以及内部二极管的等效串联电阻的压降等于C1的电压。

此时电压纹波等于△Imotor*电容的ESR，如果需要VM的纹波变小，可以并联电容让电容上的ESR变小，最终纹波电压变小。PWM速度通常比较慢电机抽取的电流通常能在下一个周期开始前VM的电压和电流就会恢复成没抽取前的样子，这个时候其实每次电机抽取都是一样的电流，对电机来说也不会造成抖动什么的。主要是对供电的影响比较大，供电VM上面如果连接了其他的器件,要评估其他器件能承受的VM的ripple是多大。

以上情况是电机正常运行的情况，如果电机不太正常有些抖动，则可能出现以下情况。如下图3所示。

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图3:电机波形图

C1:M2 源极电压 | C2:输入PWM |C3:输入电流波形

看到电机上面电流波形是有些乱的，时而大时而小，如果电机驱动上有电流采集的功能，我们就能判断电机现在工作状态不太正常。尽快检查看看哪里有问题。

正常工作中也可能发生其他意外情况，比如在电机工作过程中VM突然失去连接，此时VM上面由于电机继续旋转，产生了Back-EMF会在驱动芯片VM上产生一个电压如下图4所示。

图4：电机VM失去连接情况

黄色的是板端VM电压，蓝色的是VM的电流,红色是PWM输入，电机VM断连的瞬间就会产生一个比较高的电压，注意，这个电压可能会把VM上连接的其他器件给打坏，处理这个也比较简单，在VM上加电容就行，图5是VM加电容的效果，看到这个是比较平滑的。

图5：电机VM失去连接有电容情况

通常电机抽取电流的时候是一个频率比较高的电流，所以电机驱动的VM引脚上通常在比较近的地方并联了MLCC，用来给M1打开时候提供一个瞬间的电流，当这个瞬间的电流提供完以后，电解电容的电流就刚好给MLCC补上来了。因为PCB Trace相当于电感。因为电感的电流不能突变，所以无法快速的从输入电源上抽取电流，这个电感大小需要根据你的实际情况去确定。等效电路如图6所示。