問：為什么在我們關(guān)斷電源的時(shí)候，需要注意線圈的放電，而電阻就不需要？

答：我們都知道能量守恒是指能量并不會(huì)消失，而是從一種形式轉(zhuǎn)換到了另外一種形式。 當(dāng)電流走過電阻的時(shí)候，能量變成了熱量，向四處散發(fā)出去了。而當(dāng)我們的電能連接到線圈，也就是電感的時(shí)候，電能被轉(zhuǎn)化為磁能了。磁場能量是比較容易與電能發(fā)生自動(dòng)轉(zhuǎn)換的。當(dāng)我們關(guān)斷電源的時(shí)候，線圈內(nèi)存儲(chǔ)的磁能轉(zhuǎn)化為電能，用來彌補(bǔ)漸漸消失的電場。從外在的表現(xiàn)來看，即線圈的電流會(huì)慢慢地下降下來。也就是通常我們說的：電感類負(fù)載是可以保持電流的連續(xù)性的。這個(gè)時(shí)候，如果我們不僅僅是將電源關(guān)斷，而是將電感負(fù)載一端的電路完全開路的話，我們不僅僅會(huì)看到電流的連續(xù)下降，同時(shí)還可以看到電感兩端電壓的急速上升。當(dāng)這種電壓增強(qiáng)到一定程度的時(shí)候，就可以擊穿空氣形成火花。這種原理解釋了為什么直流有刷電機(jī)在換向的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)火星，同樣也解釋了在我們七八十年代的生活中拉斷電閘時(shí)可以看到火花蹦出的現(xiàn)象（圖1）。

圖1，直流電機(jī)火花，及電閘火花

問：火花是危險(xiǎn)的，那么如何處理呢？

答：既然基本造成火花的原因是電感類負(fù)載即使是斷路的情況下也會(huì)盡量頑強(qiáng)地保持電流的連續(xù)性。那么，我們將保持電路的通路性作為解決問題的基本原則。一種簡單基本的方法是在電感兩端放置二極管。當(dāng)電路切斷電路的時(shí)候，電感兩端的電壓會(huì)上升。當(dāng)電壓上升到一定程度的時(shí)候，二極管會(huì)被導(dǎo)通。從而為電流提供了一條通路，而能量可以得到安全的釋放（圖2）。

圖2，此電路中能量可以得到安全的釋放

問：在集成電路驅(qū)動(dòng)的電機(jī)線圈中， 放電如何處理？

答：電機(jī)線圈的放電一般稱之為DECAY。上面說到的外加二極管的方式同樣適用。 你可以將電機(jī)如下圖連接（圖3）。

圖3，連接電機(jī)

當(dāng)然，集成電路有本身自己的特性， 于是我們可以通過對電路的操作，在不依賴外加二極管的情況下實(shí)現(xiàn)安全放電。 這里有三種方式：A-SYNC MODE、SYNCMODE FASTDECAY和SYNC MODE SLOW DECAY。

下圖為我們一般操作直流電機(jī)時(shí)電路的連接方式。電機(jī)通過H橋結(jié)構(gòu)的四個(gè)MOS管實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)?，F(xiàn)在電機(jī)在正轉(zhuǎn)，而左上右下兩個(gè)MOS管導(dǎo)通，電流正從左邊流向右邊（圖4）。

圖4，操作直流電機(jī)時(shí)電路的連接方式

這時(shí)我們將電機(jī)停下，同時(shí)需要處理電機(jī)線圈中儲(chǔ)藏的能量。

第一種方式A-SYNC FAST DECAY。根據(jù)集成電路的工藝，MOS管中一定會(huì)集成一個(gè)體二極管，連接在漏極和源極之間。通過對二極管的處理，我們可以使之承受不同的電流強(qiáng)度。那么，在停機(jī)時(shí)，如果我們將四個(gè)MOS管全部關(guān)斷，那么電流將會(huì)沿著體二極管泄流出去。 如圖5所示。

圖5，第一種方式A-SYNC FAST DECAY

這時(shí)有兩個(gè)現(xiàn)象會(huì)發(fā)生，第一：在電機(jī)線圈左邊會(huì)出現(xiàn)低于地的負(fù)電壓，幅值為二極管擊穿電壓，而線圈右側(cè)的電壓出現(xiàn)比電源電壓高的正電壓。第二：二極管上的能量散發(fā)為Vdiode×Icoil，發(fā)熱比較厲害。

第二種方式SYNC MODE FAST DECAY。這種方式下，停機(jī)時(shí)我們將左下及右上兩個(gè)MOS管打開。電機(jī)中的電流在停機(jī)開始階段依然為從左往右。通過兩個(gè)開通的MOS管的連接，能量循環(huán)入電源系統(tǒng)（圖6）。

圖6，第二種方式SYNC MODE FAST DECAY

這種方式下也有兩種現(xiàn)象：第一：施加在線圈上的電壓與線圈本身電流的方向相反，從而線圈中電流衰減的速度比較快。第二：在芯片上整體產(chǎn)生的熱量為Rdson×Icoil2，因?yàn)镸OS管的導(dǎo)通電阻Rdson一般都相當(dāng)小，因此芯片的散熱量較小。

第三種方式SYNC MODE SLOW DECAY。在這種方式下，在停機(jī)時(shí)，我們將兩個(gè)下管導(dǎo)通。線圈中的電流依然是從左到右。因?yàn)閮蓚€(gè)下關(guān)的導(dǎo)通，使得在電路原理上我們等效于將電機(jī)線圈兩端短路，因此，電流能量在電機(jī)線圈及MOS管組成的閉環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)消耗。

這種方式也同樣有它自身的特點(diǎn)：第一，在散熱方面，它與SYNCMODE FAST DECAY相同。在芯片上整體產(chǎn)生的熱量為Rdson×Icoil2。第二，這種模式所形成的短路電路，使得電機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自剎車功能。第三，這種方式并不適合大型高速電機(jī)。那種電機(jī)系統(tǒng)中的能量很大，當(dāng)使用SYNC MODESLOW DECAY的方式連接的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)超高電流的現(xiàn)象。電流值決定于電機(jī)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢伏值與電機(jī)內(nèi)阻。某些極端的情況會(huì)導(dǎo)致過流保護(hù)或者電機(jī)燒毀（圖7）。

圖7 ， 第三種方式SYNC MODESLOW DECAY

當(dāng)我們對電機(jī)的放電方式有了基本的認(rèn)識(shí)后，在實(shí)際應(yīng)用中， 就可以根據(jù)他們不同的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。
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