怎么制动电机？BLDC到底有哪些快速制动方法呢？具体怎么操作呢？
前言：
学会了启动电机，加减速电机，怎么制动电机？制动，又名刹车，也可称为刹车制动。制动的作用就是让高速旋转的电机停止。毫无疑问，这是做bldc驱动必不可少的环节。通常新手同学会认为这很简单，把6个功率管关闭不就停机了？没错，关闭6个功率管后，电机最终肯定会停下来。但是，问题是对于中高速电机，这样停下来需要多长时间？看着慢慢悠悠停下来的电机，你心急不？遇到要求快速制动的产品，你怎么办？因此，仅关闭6个功率管的制动方法是不能满足产品开发需求的。那么问题来了，bldc到底有哪些快速制动方法呢？具体怎么操作呢？本文就针对此做一梳理。
1. bldc制动分类
bldc制动分为两类：机械制动和电气制动。
机械制动，需要使用专用的电磁制动器，俗称电磁抱闸。一般用于要求制动非常快的场景。本文不做分析。 电气制动，则是使用逆变电路改变电磁条件，产生制动力矩，达到快速制动的目的。bldc常见电气制动包括：回馈制动、反接制动和短接制动。
2. 回馈制动
同样先看逆变电路图，如下图1。
图1 如上图3，上管分别是q1、q3、q5，下管分别是q6、q4、q2。电机线圈abc。
回馈制动就是使用互补输出的pwm驱动电机。在制动的时候，首先降低pwm占空比，然后，等电机减速到低速的时候，再关闭pwm输出。那么，回馈制动是怎么达到制动效果的？分析如下。
假设ab导通(a上管q1和b下管q4导通)，且a上下管pwm互补输出，即如a上管q1导通，那么a下管q6则关闭；如a上管q1关闭，那么a下管q6则导通。此情况下，在一个pwm周期内，逆变电路的电流流向分别如下图2和图3。
a上管q1导通，a下管q6关闭，逆变电路电流方向如下图2。
图2 a上管q1关闭，a下管q6导通，刚开始因电机线圈电感作用，电流会保持图2方向。但是，随着时间推移，因线圈反电动势的存在，所以电流会慢慢反向。最终逆变电路电流方向下如图3。
图3 对比图2和图3，可知线圈ab中电流反向了。电流反向，则磁场反向；磁场反向，则电磁力矩反向，此时，电动力矩变为制动力矩，电机进入制动状态。注意此时，制动的能力源于电机线圈存储的电能，即使用电机线圈存储的电能用于制动。
综上，在回馈制动中，只要pwm不是满占空比输出，那么在每一个pwm周期中，都存在驱动和制动两个阶段。加速阶段，pwm占空比逐渐增大，制动时间越来越短；减速阶段，pwm占空比逐渐减小，制动时间越来越长。
3. 反接制动
反接制动就是根据线圈当前电流方向，突然施加反向电压，形成反向电流，使电磁转矩反向，从而达到快速制动的目的。
同样，以假设ab导通(a上管q1和b下管q4导通)为例说明反馈制动的原理。ab导通时电流方向如上图2。如果要让电流突然反向怎么办？毫无疑问，是让ba(b上管q3和a下管q6导通)导通。此情况下电流方向如下图4。
图4 导通ba电流反向，电磁转矩反向，一定会起到制动效果。但是，导通ba多长时间？一方面，如果时间太长，那么电机就会反转；一方面，有资料显示，反接制动时电流会翻倍(本文不做计算)，虽然能达到快速制动，但是也存在烧毁电机（超过额定电流2.5倍）的风险。
因此，反接制动时，电机转速不能太高，且需要控制制动时间。因此，实际使用反接制动的时候，首先需要降低电机转速，然后，在某个中低转速区间，再做制动时间调整。制动时间，需要根据转速反复试验，确保不会反转。
4. 短接制动
短接制动就是将逆变电路上管(或者下管)全部导通，下管（或者上管）全部关闭，使电机三组线圈短接。因电机在惯性转动过程中，三线圈处于发电状态，所以短接三线圈，等效于电源短路。又因线圈内阻通常很小，因此，短路电流会很大。很大的短路电流，就会产生很大制动转矩，从而达到快速制动的目的。
短接制动时，逆变电路中电流方向变化较为复杂。本文就不再画图说明。
短接制动过程中，可以通过不同pwm占空比调节短路电流大小，以避免短接过程中出现太大短路电流。当电机处在中高速时，pwm占空比可以控制在30%以内；当电机转速在中低速时，可满pwm占空比短接。小pwm占空比和满占空比短接时间可根实际情况调整。
下图5是逆变电路三下管短接制动的波形。通道1、2和3是相电压波形，因短接都为0。通道4为其中一相电流波形。
图5 由图5可知，短接制动过程中，短路电流是很大的。如果短路电流太大，那么一方面可能烧毁功率管；另一方面，电机线圈发热也会很严重。因此，一定要严格按照先使用小pwm使电机减速到中低转速，然后再使用满pwm占空比短接。
小结：
（1）回馈制动最省心。pwm互补输出即可。
（2）反接制动需要要防止反转。需要先减速，再反接。减速和反接时间，根据实际情况调整。
（3）短接制动要防止大电流。需要先使用小pwm占空比减速，再使用满pwm占空比短接。减速和短接时间，根据实际情况调整。
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1. bldc制动分类
bldc制动分为两类：机械制动和电气制动。
机械制动，需要使用专用的电磁制动器，俗称电磁抱闸。一般用于要求制动非常快的场景。本文不做分析。 电气制动，则是使用逆变电路改变电磁条件，产生制动力矩，达到快速制动的目的。bldc常见电气制动包括：回馈制动、反接制动和短接制动。
2. 回馈制动
同样先看逆变电路图，如下图1。
图1 如上图3，上管分别是q1、q3、q5，下管分别是q6、q4、q2。电机线圈abc。
回馈制动就是使用互补输出的pwm驱动电机。在制动的时候，首先降低pwm占空比，然后，等电机减速到低速的时候，再关闭pwm输出。那么，回馈制动是怎么达到制动效果的？分析如下。
假设ab导通(a上管q1和b下管q4导通)，且a上下管pwm互补输出，即如a上管q1导通，那么a下管q6则关闭；如a上管q1关闭，那么a下管q6则导通。此情况下，在一个pwm周期内，逆变电路的电流流向分别如下图2和图3。
a上管q1导通，a下管q6关闭，逆变电路电流方向如下图2。
图2 a上管q1关闭，a下管q6导通，刚开始因电机线圈电感作用，电流会保持图2方向。但是，随着时间推移，因线圈反电动势的存在，所以电流会慢慢反向。最终逆变电路电流方向下如图3。
图3 对比图2和图3，可知线圈ab中电流反向了。电流反向，则磁场反向；磁场反向，则电磁力矩反向，此时，电动力矩变为制动力矩，电机进入制动状态。注意此时，制动的能力源于电机线圈存储的电能，即使用电机线圈存储的电能用于制动。
综上，在回馈制动中，只要pwm不是满占空比输出，那么在每一个pwm周期中，都存在驱动和制动两个阶段。加速阶段，pwm占空比逐渐增大，制动时间越来越短；减速阶段，pwm占空比逐渐减小，制动时间越来越长。
3. 反接制动
反接制动就是根据线圈当前电流方向，突然施加反向电压，形成反向电流，使电磁转矩反向，从而达到快速制动的目的。
同样，以假设ab导通(a上管q1和b下管q4导通)为例说明反馈制动的原理。ab导通时电流方向如上图2。如果要让电流突然反向怎么办？毫无疑问，是让ba(b上管q3和a下管q6导通)导通。此情况下电流方向如下图4。
图4 导通ba电流反向，电磁转矩反向，一定会起到制动效果。但是，导通ba多长时间？一方面，如果时间太长，那么电机就会反转；一方面，有资料显示，反接制动时电流会翻倍(本文不做计算)，虽然能达到快速制动，但是也存在烧毁电机（超过额定电流2.5倍）的风险。
因此，反接制动时，电机转速不能太高，且需要控制制动时间。因此，实际使用反接制动的时候，首先需要降低电机转速，然后，在某个中低转速区间，再做制动时间调整。制动时间，需要根据转速反复试验，确保不会反转。
4. 短接制动
短接制动就是将逆变电路上管(或者下管)全部导通，下管（或者上管）全部关闭，使电机三组线圈短接。因电机在惯性转动过程中，三线圈处于发电状态，所以短接三线圈，等效于电源短路。又因线圈内阻通常很小，因此，短路电流会很大。很大的短路电流，就会产生很大制动转矩，从而达到快速制动的目的。
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短接制动过程中，可以通过不同pwm占空比调节短路电流大小，以避免短接过程中出现太大短路电流。当电机处在中高速时，pwm占空比可以控制在30%以内；当电机转速在中低速时，可满pwm占空比短接。小pwm占空比和满占空比短接时间可根实际情况调整。
下图5是逆变电路三下管短接制动的波形。通道1、2和3是相电压波形，因短接都为0。通道4为其中一相电流波形。
图5 由图5可知，短接制动过程中，短路电流是很大的。如果短路电流太大，那么一方面可能烧毁功率管；另一方面，电机线圈发热也会很严重。因此，一定要严格按照先使用小pwm使电机减速到中低转速，然后再使用满pwm占空比短接。
小结：
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（2）反接制动需要要防止反转。需要先减速，再反接。减速和反接时间，根据实际情况调整。
（3）短接制动要防止大电流。需要先使用小pwm占空比减速，再使用满pwm占空比短接。减速和短接时间，根据实际情况调整。
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