请教老铁:反向电动势会先打坏谁

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 楼主 | 2019-7-16 11:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 dsyq 于 2019-7-16 13:05 编辑

     项目里用了一个H桥电路,是一个巨简单的H桥电路,目的是用两个单片机IO口控制H桥,使得螺旋圈内正反两个方向交替的通过电流。     实践证明,这个电路会被打坏——目前有不少的板子已经只能产生一个方向的电流。那么问题来了,到底是打坏了三极管呢,还是打坏了单片机的IO呢?如果是打坏三极管的话,是NPN容易被打坏呢,还是PNP被打坏。
     谢谢!

H.png
用示波器测量Q2-2引脚的电压,高电压能到7.6V左右,低电压能到-7.6V.也许示波器能测的比较有限。


微信图片_20190716130238.jpg






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blade55 2019-7-16 19:34 回复TA
应该给四个三极管分别并联一个续流二极管。 
blade55 2019-7-16 12:44 回复TA
Vce间的压降不会造成Q们的损毁,但是Veb的耐压NPN为6V,PNP为5V。所以应该是PNP三极管的eb结先被打坏。 
| 2019-7-16 11:59 | 显示全部楼层
根据计算,当高电平时,电感产生负高压时,根据计算,达到-20V,限流电阻1k,约产生20ma电流,达到很多单片机的极限输出电流。
当低电平时,电感产生正高压时,根据计算达到+20V,限流电阻1k,约产生20ma电路,也达到很多单片机吸收电流
根据我的经验,io要达到80ma,10ms以上,三个连续脉冲以上,单片机必须死。(AVR)单片机。
由此结论,当三极管耐压25V,例如s8050小电流,d882,b772大电流,在耐压没到时候,io有损坏风险。
图腾柱H桥情形2.png
图腾柱H桥情形1.png

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叶春勇 2019-7-16 12:44 回复TA
@blade55 :如果有20V,单片机有io有风险。感性负载感应出20V很容易,如果没续流。 
blade55 2019-7-16 12:35 回复TA
怎么算出来20V的 
| 2019-7-16 12:02 | 显示全部楼层
本帖最后由 叶春勇 于 2019-7-16 12:04 编辑

我记得电桥是上面pnp,下面npn。
你这种图腾柱是电压跟随器,还要考虑功耗呀,估计不小,得热死。
接在5V上,还要大功率的buck电源。应该接在12V或24V上。这样5V电源设计难度降低。根据你的电阻2欧,约2.5A电流,估计也buck电源设计也难受。

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 楼主 | 2019-7-16 12:40 | 显示全部楼层
叶春勇 发表于 2019-7-16 12:02
我记得电桥是上面pnp,下面npn。
你这种图腾柱是电压跟随器,还要考虑功耗呀,估计不小,得热死。
接在5V上 ...

谢兄弟 回复!

这个图腾柱只是上电100ms内工作,分别正反向通电几十次,通电时间递减。

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 楼主 | 2019-7-16 12:58 | 显示全部楼层
叶春勇 发表于 2019-7-16 12:02
我记得电桥是上面pnp,下面npn。
你这种图腾柱是电压跟随器,还要考虑功耗呀,估计不小,得热死。
接在5V上 ...

事实上前面没有用BUCK电源。

因为只是一个小模块,如果5V供电,上电瞬间电源电流是0.25A。这个模块停止工作后,电流只有7mA。

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| 2019-7-16 13:21 | 显示全部楼层
dsyq 发表于 2019-7-16 12:58
事实上前面没有用BUCK电源。

因为只是一个小模块,如果5V供电,上电瞬间电源电流是0.25A。这个模块停止 ...

哦,你的线圈电阻很大呀。

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 楼主 | 2019-7-16 13:31 | 显示全部楼层
叶春勇 发表于 2019-7-16 13:21
哦,你的线圈电阻很大呀。

主要是上电时间很短!

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 楼主 | 2019-7-16 13:34 | 显示全部楼层
根据叶兄的提示,我自己的的想法是:接+5V的两个NPN三极管容易坏。

以Q2为例来分析,在负压的瞬间,整个NPN三极管工作在饱和工作状态下,Ib=10V/1000=10mA。另放大倍数为100,那么ICE就可能达到1000mA。

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| 2019-7-16 13:42 | 显示全部楼层
主要电压跟随器,Vce有点大。有过有2V压降,0.1a就200mw,1A就是2w,基本上三极管很烫了。

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| 2019-7-16 13:50 | 显示全部楼层
根据你的波形,很明显好像是被反向BE结电压限制住了,一般的像8050之类的也就是5V就击穿,然后通过1K进入单片机,负尖峰也如此,被下面的PNP管的Vebo 限制在该值。根据波形幅度,则单片机IO被损坏概率低,但是PNP和NPN则完全随机,或者说那种更弱点则那种更容易挂。
这是一个糟糕的设计,原因就是少了4个箝位续流的二极管,只需要加上4个4148,则线路就完全不会有任何风险。
当然想要减少输出级的功耗,可以多2个NPN管子,交叉驱动桥臂上下对角,则可以让管子以饱和压降工作。当然H桥臂的4个二极管还是不能少,这样的结构,哪怕工作时间比较久也不怕了,比较图腾柱和互补比起来,功耗大的多。

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 楼主 | 2019-7-16 14:12 | 显示全部楼层
tianxj01 发表于 2019-7-16 13:50
根据你的波形,很明显好像是被反向BE结电压限制住了,一般的像8050之类的也就是5V就击穿,然后通过1K进入单 ...

同意了!

感觉4个BJT都有可能损害,因为都有瞬间工作在饱和放大区(?)。

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blade55 2019-7-16 19:36 回复TA
不是因为饱和区,而且因为Veb的反向电压大于6V 
| 2019-7-16 14:23 | 显示全部楼层
本帖最后由 tianxj01 于 2019-7-16 14:25 编辑
dsyq 发表于 2019-7-16 14:12
同意了!

感觉4个BJT都有可能损害,因为都有瞬间工作在饱和放大区(?)。 ...


那有什么饱和放大区,都是截止的,只是BE结反向击穿然后通过BC结正向导通对VCC箝位(你可以理解为一个6V左右的齐纳管串联一个二极管接在VCC上面),由于BC正向导通,所以该时刻B极电压只是Vcc+0.7V,有个1K限制,进入单片机IO的电流是很小的。
对于PNP则过程则是一样极性相反是对GND箝位。
所有换向瞬间,BE结承受几乎所有的续流功耗=Vebo*I。

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 楼主 | 2019-7-16 17:58 | 显示全部楼层
顶顶

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| 2019-7-17 11:18 | 显示全部楼层
这里是两臂都是跟随器,不会出现高压.
你的管可能是超功率或者超电流烧掉的。

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 楼主 | 2019-7-17 11:36 | 显示全部楼层
taoest 发表于 2019-7-17 11:18
这里是两臂都是跟随器,不会出现高压.
你的管可能是超功率或者超电流烧掉的。 ...

里面是感性负载呀!

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| 2019-7-17 19:43 | 显示全部楼层
io口低电平还要被迫扇出电流,你可真够狠的. Io口闩死了,闩死后电流陡增,烧坏了。

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 楼主 | 2019-7-17 19:55 | 显示全部楼层
不起眼 发表于 2019-7-17 19:43
io口低电平还要被迫扇出电流,你可真够狠的. Io口闩死了,闩死后电流陡增,烧坏了。 ...


很有道理!
谢谢回复!

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| 2019-7-17 23:36 | 显示全部楼层
楼主这个射极输出的全桥电路,用来驱动感性负载极其不妥,不出问题才是不正常的!输出压降损耗还是小问题,关键问题在于:感性负载在切断负载回路或转换供电极性时,自感电压叠加,会产生很高的电压。在这个电路上,三极管的BE极间会短暂出现较高的反向电压,因工艺原因,三极管的BE极之间的PN结反向击穿电压较低,因而被击穿。楼主可以检查一下,损坏的一定是三极管。MCU的IO口并不容易损坏。因为管脚内部通常设计有钳位二极管,当外部电压>VCC+0.7V或<-0.7V时,钳位二极管会正向导通,只要通过的电流不超过其承受极限,就不会损坏(不同芯片存在出入,以芯片手册为准)

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 楼主 | 2019-7-18 07:10 | 显示全部楼层
夸父 发表于 2019-7-17 23:36
楼主这个射极输出的全桥电路,用来驱动感性负载极其不妥,不出问题才是不正常的!输出压降损耗还是小问题, ...

谢谢回复!

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| 2019-7-18 10:03 | 显示全部楼层
楼上多位已经指出,这个桥,接法是有问题的!驱动串接了负载,当负载电压升高后,驱动电压相对就要降低(因为总驱动电压不变),驱动电流降低,功耗发热严重,哪个管子先受不了就烧了。所以出问题很正常

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