请教老铁：反向电动势会先打坏谁

登录 · 发表于 2019-7-16 11:26

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！

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。

登录 · 发表于 2019-7-16 11:59

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。

发表于 2019-7-16 12:02

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。

发表于 2019-7-16 12:40

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。

发表于 2019-7-16 12:58

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。

发表于 2019-7-16 13:21

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。

发表于 2019-7-16 13:31

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！

发表于 2019-7-16 13:34

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。

发表于 2019-7-16 13:42

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。

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。

发表于 2019-7-16 14:12

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（？）。

发表于 2019-7-16 14:23

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。

发表于 2019-7-16 17:58

顶顶

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。

发表于 2019-7-17 11:36

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！

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。

发表于 2019-7-17 19:55

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！

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，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）

发表于 2019-7-18 07:10

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！

发表于 2019-7-18 10:03

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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