Уравнение для напряжения на катушке индуктивности имеет вид v = L di / dt. Когда переключатель меняет цепь с замкнутой на открытую, он очень быстро меняет ток. Мой вопрос заключается в том, как точно узнать, сколько времени это займет, поскольку вам нужен точный ответ для расчета напряжения, которое будет индуцировано.
18
Ответы:
Это очень хороший вопрос.
Не совсем. Когда переключатель разомкнут, напряжение на переключателе увеличивается. Это напряжение уменьшает ток индуктора в соответствии с di / dt = V / L.
В зависимости от переключателя и от того, как он реагирует на увеличение напряжения на нем, в некоторой степени энергия, запасенная в катушке индуктивности, определяет способ размыкания переключателя.
Любой реальный переключатель будет иметь паразитную емкость на контактах. В некоторых переключателях (автомобильных выключателях зажигания) емкость будет увеличиваться физическим конденсатором, размещенным на контактах. Полевые транзисторы и транзисторы будут иметь емкость между электродами в диапазоне от 10 до 1000 с, в зависимости от размера устройства.
Ток индуктора, который продолжает течь, заряжает эту емкость. Поэтому размыкающий выключатель подвергается быстрому, хотя и не мгновенному, напряжению.
Если энергия, изначально находящаяся в катушке индуктивности, может быть сохранена в емкости переключателя при достаточно низком напряжении, чтобы переключатель не разорвался, то переключатель не разорвется. Это то, что делает большой конденсатор в системе автоматического выключателя зажигания. Зазор между контактами открывается достаточно быстро, а напряжение повышается достаточно медленно, поэтому контакты опережают нарастающее напряжение.
Если напряжение переключателя поднимется выше некоторого напряжения пробоя, то оно сломается. С физическими переключателями это приводит к дуге между терминалами. Эта дуга может плавить и перемещать металл вокруг, поэтому она часто разрушительна для механических контактов. Его можно смягчить, используя материалы с высокой температурой плавления, очень тяжелые контакты или используя (как в распределительном устройстве высокого напряжения) воздушные взрывы, чтобы охладить и удлинить, и таким образом погасить дугу. Пока переключатель находится в состоянии дуги, вы можете считать его «замкнутым» или, по крайней мере, не «разомкнутым», поэтому период времени, в течение которого энергия индуктора удерживает его в дуге, эффективно контролирует скорость его открытия.
МОП-транзисторы часто имеют контролируемое неразрушающее поведение лавин, которое определено так, что оно способно периодически поглощать определенное количество энергии. Совершенно нормально проектировать схему переключения так, чтобы накопленная энергия в индуктивности цепи рассеивалась в переключающем полевом транзисторе.
Когда полупроводниковый переключатель не может справиться с накопленной индуктивной энергией, обычно используется «демпфирующая» цепь, состоящая из резистора и конденсатора, соединенных последовательно. Это делает коммутатор менее эффективным в системе, поэтому они сделаны достаточно большими, чтобы защитить коммутатор, и не больше.
источник