Чому непрохідні діоди H-мосту не пошкоджують джерело живлення?

Наразі я дізнаюся про керування невеликим двигуном постійного струму (~ 5 В). Досі моє дослідження показало, що L298N може бути хорошим вибором для швидкого введення в дію чогось. Однак я також намагаюся зрозуміти, що саме відбувається (тобто внутрішній Н-міст), і є щось, що мені не зовсім зрозуміло. Приклад схеми в таблиці даних на сторінці 6 використовує чотири пролетні діоди в конфігурації, яка, здається, є загальною для Н-мостів (оскільки інші сайти рекомендують подібні схеми Н-мосту). Конфігурація, нехтуючи L298N на мить, по суті виглядає так:

Тепер, якщо я правильно це розумію, ці діоди забезпечують рух двигуна для збереження струму, що протікає, коли MOSFET відключаються, щоб запобігти великим сплескам напруги. Однак, схоже, шлях цього струму проходить прямо через джерело живлення у зворотному напрямку . Тобто, зворотний відносно напрямку струму, який зазвичай подає джерело живлення. Це зазначено на малюнку нижче.

Оскільки я відносно новачок у світі електроніки, це здається дивною справою. Я розумію, що це працює на папері, якщо джерело живлення є ідеальним джерелом постійної напруги. Але чи справді це безпечно в реальному житті? Скажімо, я використовую декілька лужних акумуляторів для живлення свого проекту, тоді цей зворотний струм здається зарядним. А сторінка Вікіпедії про лужні батареї говорить:

Спроби поповнення можуть спричинити розрив або витік небезпечних рідин, які роз’їдуть обладнання.

Або що робити, якщо я використовую лабораторний блок живлення або навіть регулятор напруги в якості джерела напруги? Як обробляються ці зворотні струми, для мене немає великого сенсу, і я переживаю, що я можу підірвати своє обладнання. Може хтось просвітить мене про те, чому схема вище є насправді безпечною? І якщо це не є безпечним, то чому багато сайтів рекомендують його і яку схему слід використовувати замість цього?

Діоди виконують два різних цілі.

1. При регенеративному гальмуванні вони повертають генеровану напругу в джерело живлення (де за допомогою відповідної електроніки її можна використовувати для підзарядки акумулятора). Зауважте, що якщо двигун не працює над його звичайною швидкістю, генерується напруга буде не більше напруги живлення, тому воно знаходиться в межах напруги живлення. Таким чином, джерело живлення може нормально протистояти цьому, але якщо він не може поглинати струм (або зарядити акумулятор, або скинути його в гальмівний резистор), гальмівного ефекту буде мало або зовсім немає.
2. Діоди також повертають індуктивні шипи (від моторних щіток) до джерела живлення, і це може бути сотні вольт за дуже короткий час, що може виявитися руйнівним для джерел живлення. Тоді, щоб відповісти на актуальне питання - подача МОЖЕ бути пошкоджена високими сплесками напруги, тому її конструктор повинен вжити заходів, щоб запобігти цій шкоді - як індуктор (феритовий бісер) послідовно, і достатньо роз'єднати конденсатори через джерело живлення, і, можливо, перехідний супресор або варистор для поглинання перехідних НВ

Зверніть увагу, що в цих шипах загалом недостатньо енергії, щоб завдати шкоди первинному осередку, тому розслабтесь, якщо ви підключаєте міст прямо до акумулятора. Але регульовані запаси, які не призначені для управління двигунами, можуть бути проблемою.

Якщо двигун виробляє потужність, то потужність, що живиться в двигуні, повинна бути позитивною, тому струм живлення від акумуляторів повинен бути у напрямку, що їх виснажує, тож ви добре.

Якщо двигун регенерується гальмуючим, потужність може витікати з двигуна і може підштовхувати напругу живлення вгору і заряджати акумулятори (це використовується для переваги в електромобілях). Звичайно, це не те, про що ви повинні турбуватися з невеликим двигуном, підключеним безпосередньо до первинних комірок, але якщо у вас є джерело живлення, яке не може поточити струм (наприклад, випрямляч + фільтр), це може спричинити проблеми, якщо конденсатор недостатньо великий.

Я не дуже знайомий з моторами, але тут загрожуватимуть відповіддю. При моделюванні електричних ланцюгів, скажімо, зі SPICE або подібним пакетом, джерела постійного струму зазвичай моделюються як коротке замикання на землю. Зазвичай це дещо коротко пояснюється в підручниках з елементарної електротехніки.

Нагадаємо також, що джерело живлення постійного струму, як правило, використовуватиме конденсатори на всьому його виході, як правило, з метою згладжування пульсацій. Ці конденсатори діють як "шорти до землі" для перехідних струмів.

Зазвичай високі бічні драйвери використовуються для спрямування двигунів щіток або крокових двигунів та перемикання полюса BLDC, тоді як низька сторона для ШІМ для обмеження струму, крутного моменту та прискорення.

Коли вимкнений драйвер з низькою стороною напруга підвищується і струм продовжується, коли він зменшується з коротким значенням до V +, тому струм не циркулює через акумулятор або джерело живлення при вимкненому стані. Він продовжується на високій стороні драйвера та на протилежному полярності двигуна на високому боковому діоді.

Це аналогічно чергується з полярністю та напрямком, блокуючи струм до живлення, оскільки він продовжує циркулювати через протилежний драйвер до декількох постійних часових констант.