Hブリッジのフライバックダイオードが電源に損傷を与えないのはなぜですか？

私は現在、小さなDCモーター（〜5V）の駆動について学習しています。これまでの私の調査では、L298Nは何かをすぐに稼働させるには良い選択である可能性があることを示していました。しかし、私は正確に何が起こっているのか（つまり、内部Hブリッジ）を理解しようと試みており、私にはあまり明確ではないものがあります。6ページのデータシートの回路例は、Hブリッジに共通しているように見える構成で4つのフライバックダイオードを使用しています（他のサイトでは同様のHブリッジ回路が推奨されているため）。L298Nをしばらく無視した構成は、基本的に次のようになります。

さて、私がそれを正しく理解していれば、これらのダイオードは、大きな電圧スパイクを防ぐためにMOSFETがオフになったときにモーターが電流を流し続ける経路を提供します。ただし、この電流の経路は、電源を逆方向に通るようです。つまり、電源が通常供給する電流の方向に対して逆になります。これを下の図に示します。

私は電子工学の世界に比較的新しいので、これは奇妙なことのように思えます。電源が理想的な定電圧源であれば、これは紙の上で機能することがわかります。しかし、これは実際に実際に安全ですか？いくつかのアルカリ電池を使用してプロジェクトに電力を供給しているとしましょう。この逆電流は充電中のようです。そして、アルカリ電池に関するウィキペディアのページは言う：

充電しようとすると、破裂したり、危険な液体が漏れて装置を腐食したりすることがあります。

または、ラボの電源または電圧レギュレータを電圧源として使用している場合はどうなりますか？これらの逆電流の処理方法は私にはあまり意味がなく、機器を爆破するのではないかと心配しています。上記の回路が実際に安全である理由を誰かに教えてもらえますか？そして、それが安全でない場合、なぜ多くのサイトがそれを推奨し、代わりにどの回路を使用する必要があるのですか？

ダイオードには2つの異なる目的があります。

1. 回生ブレーキのもとで、それらは生成された電圧を電源に戻します（適切な電子機器があれば、バッテリーの再充電に使用できます）。モーターが通常の速度を超えて運転されていない限り、生成される電圧は電源電圧以下になるため、電源の電圧定格内であることに注意してください。したがって、電源装置は通常これに耐えることができますが、電流を吸収できない場合（バッテリーを充電するか、制動抵抗器にダンプする場合）、制動効果はほとんどまたはまったくありません。
2. ダイオードはまた、（モーターブラシからの）誘導性スパイクを電源に戻します。これらは非常に短い間、数百ボルトになる可能性があり、電源に破壊的な影響を与える可能性があります。次に、実際の質問に回答します-電源は高電圧スパイクによって損傷する可能性があるため、設計者はその損傷を防ぐために予防策を講じる必要があります-直列のインダクタ（フェライトビーズ）、電源全体にわたる十分なデカップリングコンデンサ、場合によっては過渡HVトランジェントを吸収するサプレッサーまたはバリスタ

一般に、これらのスパイクには一次電池に損傷を与えるのに十分なエネルギーがないため、ブリッジをバッテリーに直接接続している場合はリラックスしてください。しかし、モーターを駆動するように設計されていない安定化電源が問題になる可能性があります。

モーターが電力を生成している場合、モーターへの正味電力は正である必要があります。そのため、バッテリーからの正味電流は、それらを放電する方向にある必要があるため、問題ありません。

モーターが回生ブレーキをかけられている場合、電力がモーターから流れ出し、供給電圧を押し上げてバッテリーを充電する可能性があります（これは電気自動車で使用されます）。一次電池に直接接続された小さなモーターで通常心配する必要のあるものではありませんが、電流をシンクできない電源（例：整流器+フィルター）がある場合、コンデンサーが十分に大きくないと問題を引き起こす可能性があります。

モーターにはあまり詳しくありませんが、ここで答えを危険にさらすでしょう。SPICEなどの電気回路をモデル化する場合、DC電源は通常、グランドへの短絡としてモデル化されます。これは通常、基本的な電気工学に関する教科書でやや簡潔に説明されています。

また、DC電源は通常、リップルを平滑化する目的で、出力全体にコンデンサを使用することを思い出してください。これらのコンデンサは、過渡電流の「グランドへの短絡」として機能します。

通常、ハイサイドドライバーはブラシモーターまたはステッパーとBLDC極の切り替えの方向に使用され、ローサイドはPWMの電流、トルク、加速度を制限するために使用されます。

ローサイドドライバーがオフになると、電圧が上昇し、電流がV +への短絡で減衰するまで継続するため、オフにされたときに電流がバッテリーまたは電源に循環しません。ハイサイドドライバーと反対のモーター極性ハイサイドダイオードで続行されます。

これは極性と方向が交互に切り替わり、L / R時定数が数になるまで反対側のドライバを循環し続けるため、電源への電流が遮断されます。