詳細分析直流有刷電機并聯小電容作用-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-09-09
下圖為直流有刷電機驅動的一個簡單電路示意圖,本文主要是討論電機旁并聯電容的作用，并沒有畫出完整的驅動電路。
為什么電機旁要并一個小電容C1，它有什么作用？現在一起來討論下。
先來看下有刷直流電機的大概結構，如下圖所示.將此結構放到驅動電路中，如圖1所示
當前時刻，電刷正極和換向器B1接觸，電刷負極和換向器B2相連，同時MOS1和MOS4導通，MOS3和MOS2關閉，則線圈L1中有電流流過，如圖2所示。此時電機開始轉動,換向器也跟著轉動。
某一時刻，電機轉到了圖3中所示的位置，換向器B3開始和電刷正極接觸,此時換向器B1也和電刷正極有接觸，線圈L1和L2中均有電流流過，如圖4所示，電機繼續轉動。
當電機轉動到某一時刻，換向器B1和電刷正極開始脫離，如圖5所示，我們分析這一瞬間發生了什么，假設沒有C1電容。
因為前一時刻，線圈L1上有電流持續流過。所以當換向器B1和電刷正極開始脫離的瞬間，線圈L1的電流不能突變，此時L1線圈兩端感應出很高的反向電動勢，來維持電流原來的方向。
電流的方向從線圈L1的一端流出，它要尋找一個回路，回到線圈的另一端，可以來看下此時電流的回路是怎么樣的。
首先，L1線圈的左邊感應出很高的反向電動勢，此感應電動勢將比VCC要高，電流依然從左到右流動，通過電刷負極流到MOS3和MOS4的中點，此時，MOS1和MOS4還是導通的，MOS3和MOS2依然是關閉狀態。
則此時線圈L1的電流可以分兩個方向流動，一個是通過MOS4的DS，然后到地，然后通過MOS2的體二極管，流到電刷正極。
另外一個方向是通過MOS3的體二極管，然到是VCC線，然后通過MOS1的DS，流到電刷正極，電流的最終目的是要通過換向器B1，回到線圈的另一端。但是此時換向器B1和電刷已經分離出縫隙，不能形成回路。
電流還存在，反向感應電動勢也很大，因此，電刷正極和換向器之間的空氣會被這個很大的反向感應電動勢擊穿，從而產生火花。
上面描述的兩條電流路徑如圖6所示。可以看到，由線圈L1產生的反向感應同時流到了地和VCC，回流路徑比較長，會使得電源線上產生較大的EMI干擾，影響到其他電路。
那么怎么樣讓這個干擾的影響降至最低呢，降低或消除干擾，可以從源、回路、阻抗這三個方面來想辦法。
要么讓干擾源不存在，要么縮短干擾的回路面積，要么增大回路上的阻抗，阻止干擾通過。
先來看下干擾源，源是線圈L1，要想干擾源不存在，就要把線圈拿掉，這顯然是無法做到的。增加回路阻抗是可以，但是這樣流過電機的電流也變小，力和速度也就降低了，也不合適。
那么，只有縮短回路面積，盡可能的讓干擾形成最短的回路，盡可能不讓它通過電源或地線形成回路，因此在電機旁并小電容的作用就體現出來了。
并了小電容后，線圈L1回流路徑，如圖7所示，這時流過小電容的電流是主要回路,如圖中粗線所示，而流過電源和地的是次要回路，如圖中細線所示，因此電源線上的干擾將大大減少。
綜上所述，直流有刷電機并聯小電容的作用是減少干擾源的回路面積，降低干擾源對其他電路的影響。
至于為什么并聯的小電容，而不是大電容呢，那是因為由反向感應電動勢產生雖然很高，但維持的時間很短，是一種尖峰脈沖，包含豐富的高次諧波，因此需要較小電容來吸收。可以選擇0.1uF左右的電容或實際調試觀察波形來選擇合適的電容。
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