Một diode Zener có thể bảo vệ một công tắc chống lại điện cảm khi công tắc mở, có ảnh hưởng đến tốc độ bật của van khi bạn đóng lại không?

Như bạn có thể biết, trong các ứng dụng tốc độ tắt của van điện từ là rất quan trọng, diode flyback đơn giản không hiệu quả. Một số người đặt một điện trở nối tiếp với diode flyback để giảm bớt vấn đề, nhưng đối với các ứng dụng nhanh thực sự, diode Zener được đề xuất.

Bạn có thể nhìn thấy nó trong hình (cái thứ ba từ bên trái).

Tôi nghĩ (nhưng tôi không chắc chắn và xin vui lòng sửa cho tôi nếu tôi sai) rằng dòng điện chỉ chạy qua vòng lặp khi điện áp cao hơn điện áp Zener V_z.

Điều tôi không hiểu là:

1. Điều gì xảy ra với điện áp trong cuộn dây thấp hơn V_z? Nó sẽ vẫn ở đó? Tôi có nghĩa là tại một số điểm, điện áp giảm dưới V_z và chân có chứa diode là ra! Nhưng làm thế nào điện áp còn lại sẽ ảnh hưởng đến mọi thứ trong mạch? và lần lượt bật lệnh tiếp theo?

2. Câu hỏi quan trọng nhất: Liệu nó có ảnh hưởng đến lệnh bật tiếp theo theo cách tiêu cực không? Đối với ứng dụng của mình, tôi cần bật và tắt 10 lần mỗi giây (khoảng 5 chu kỳ bật / tắt)

3. Và sự đánh đổi giữa việc chọn giá trị V_z cao hơn so với giá trị thấp hơn là gì?! Giả sử nó không bao giờ đạt đến điện áp an toàn của công tắc (MOSFET)? V_z thấp hơn có nghĩa là tắt chậm hơn? Làm thế nào V_z có thể ảnh hưởng đến mọi thứ theo cách tích cực / tiêu cực?

FYI, tôi muốn bật / tắt Airtec 2P025-08 bằng Arduino. 12Vdc, 0,5 Ampe, Không biết độ tự cảm / điện trở của cuộn dây!

Chỉ cần một chút lý thuyết sơ bộ.

Như bạn có thể biết, không có bất kỳ diode flyback , dù là bộ chỉnh lưu hay Zener, bạn sẽ có điện áp khởi động (vô hạn về mặt lý thuyết) từ cuộn cảm (cuộn dây van, cuộn dây rơle hoặc bất cứ điều gì) bất cứ khi nào bạn cố gắng ngắt dòng điện đột ngột. Trong thực tế, kickback sẽ không phải là vô hạn bởi vì sự tăng đột biến sẽ gây ra bất kỳ loại hiệu ứng khó chịu nào trong mạch mà nó được kết nối: nó sẽ tạo ra các vòng cung điện, nó sẽ điều khiển các chất bán dẫn trong sự cố phá hủy, nó sẽ chiên điện trở hoặc xuyên qua tụ điện, Vân vân.

Tất cả điều này trong nỗ lực loại bỏ năng lượng được lưu trữ trong cuộn cảm, đó là

$E_L = \frac 1 2\, L\, I_L^2$

Ở đâu $I_L$

Đặt một bộ chỉnh lưu song song với cuộn dây là biện pháp đối phó tốc độ thấp tiêu chuẩn, như bạn đã biết. Giả sử diode có thể chịu được xung dòng vào được tạo ra bởi kickback, nó sẽ kẹp điện áp trên cuộn dây đến mức an toàn ~ 0,7V. Tại sao nó chậm? Bởi vì ở mức điện áp đó (giảm đi về phía trước) và với các giá trị điện trở thuận thông thường, công suất tiêu tán thấp, do đó, cần nhiều thời gian hơn để chuyển đổi$E_L$

Sử dụng Zener về cơ bản là nhanh hơn vì nó cho phép điện áp kickback tăng hơn trước khi kẹp nó. Tất nhiên điện áp Zener phải được chọn để không gây nguy hiểm cho phần còn lại của mạch. Do kẹp xảy ra ở điện áp cao hơn và điện trở động của sự cố của Zener cũng có thể thấp hơn, công suất tiêu tán lớn hơn, do đó mất ít thời gian hơn để chuyển đổi$E_L$ thành nhiệt.

Nếu bạn tự hỏi điều gì xảy ra khi hành động kẹp dừng lại vì dòng điện không đủ để giữ cho Zener (hoặc diode kẹp) bị hỏng (dẫn điện), thì câu trả lời là nó có thể sẽ dao động, vì năng lượng PHẢI được chuyển đổi, vì nguồn điện của cuộn dây đã bị cắt và năng lượng dự trữ phụ thuộc vào dòng điện trong cuộn dây. Cuộn dây sẽ không "giữ năng lượng" như một tụ điện sẽ làm, bởi vì điều đó có thể là một dòng điện sẽ tự chảy vào cuộn dây. Do đó, năng lượng còn lại sẽ tìm các cách khác để chuyển đổi: điện dung đi lạc và dòng rò của điốt và điện dung ký sinh của chính cuộn dây (ví dụ). Nó là một loại mạch bể phi tuyến phi lý tưởng, sẽ biểu hiện các dao động tắt dần cho đến khi năng lượng được chuyển đổi hoàn toàn thành nhiệt.

BIÊN TẬP

(Đáp lại bình luận từ @supercat)

Dưới đây là một số kết quả từ một mô phỏng mạch được hình thành vội vàng bằng cách sử dụng LTspice cho thấy dao động tắt dần có thể phát sinh trong một tình huống tương tự như mô tả ở trên.

Phân tích thoáng qua tạo ra các ô sau:

Nếu chúng ta phóng to những phần thú vị chúng ta có:

Trong cốt truyện cực kỳ phóng to sau đây, bạn có thể nhận thấy tần số dao động ước tính (Tôi đã nâng cao hình ảnh để hiển thị nơi đặt con trỏ LTspice).

Aaaah, đồ điện tử, đó là một tình nhân khó hiểu và tàn nhẫn.

Làm cho nó vui vẻ mặc dù.

Vấn đề ở đây là tốc độ phản ứng của các thành phần khác nhau của vấn đề và / hoặc giải pháp.

Đầu tiên: Điện áp chuyển tiếp và dòng điện phía trước của một diode được liên kết. Điện áp bạn có thể cung cấp trên nó càng cao, dòng điện sẽ càng dễ chảy.

Thứ hai: Một cuộn dây có dòng điện chạy và sau đó bị tắt phản ứng cực kỳ nhanh. Nếu dòng điện không đi đến đâu trong các phân số của một phần triệu giây, nó có thể tăng vọt đến mức điện áp không chịu nổi (100 giây, nếu không phải là 1000 giây).

Vì vậy, việc thêm một điện trở nối tiếp là một mẹo nhỏ hay, để điều chỉnh một chút đáp ứng, nó cho phép điện áp cuộn dây tăng thêm một chút trước khi diode bắt đầu rót điện. Nhưng sau đó, điện trở cũng nằm trong đường dẫn hiện tại, cản trở sự giúp đỡ của chính nó, vì vậy nó thực sự là một giải pháp kém hơn.

Các diode zener, tuy nhiên, oh họ là huyền diệu. Khi bạn đạt đến điện áp sự cố, nó thực sự ... tốt .. bị hỏng! Đường cong dòng điện áp của một diode zener khi sự cố ấn tượng hơn nhiều, điều này là để nén trường chặn một khi dòng điện có khả năng chảy, nếu tôi được phép diễn giải rất tệ một cuốn sách 380 trang.

Vì vậy, một khi bạn đạt được độ dẫn zener, dòng điện thực sự có thể biến mất ngay lập tức và như tôi đã đề cập, đối với cuộn dây đạt tới độ dẫn zener là một miếng bánh.

Liên quan đến điện áp zener, sự khác biệt trong ứng dụng này giữa 3V và 6V rõ rệt hơn so với sự khác biệt giữa 6V và 12V, v.v. Thông thường quy tắc của Vz> 2 * VCC là đủ tốt để đảm bảo tắt nhanh. Quan trọng hơn là zener của bạn có thể xử lý tăng đột biến hiện tại.

Lý do các zener không phổ biến như các điốt thông thường để bảo vệ là khả năng xử lý hiện tại của chúng và phá hủy thiết bị bảo vệ của bạn là loại đánh bại mục đích một chút.

Bây giờ tôi sẽ đi vòng quanh, vì tôi vẫn phải mua sắm trước khi mạo hiểm vào Đức.

EDIT: PS: 10 lần một giây không phải là yêu cầu tốc độ cao. Tắt tốc độ cao cho rơle theo thứ tự một giây hoặc ít hơn. Quên để làm cho điểm này ở đầu trước khi đăng. Và tắt công tắc tốc độ cao sẽ không can thiệp vào công tắc mới.

Theo thứ tự, câu hỏi của bạn:

1. Nó sẽ rất nhanh phân rã, nhiều nhất là một phần nghìn giây. Trong thực tế, điện áp không về 0 ngay lập tức bởi vì nó là mạch tank LC chủ yếu có điện dung phân tán cuộn dây nhưng cũng có điện dung đi lạc và bóng bán dẫn nên nó sẽ 'reo' ở tần số cao. Cuộn dây có điện trở đáng kể nên Q thấp và tiếng chuông nhanh chóng tắt.

2. Nếu bạn đợi nhiều hơn 10ms, nó sẽ không ảnh hưởng đến hoạt động tiếp theo theo bất kỳ cách thực tế nào.

3. Vz cao hơn thì khó hơn trên bóng bán dẫn nhưng tắt nhanh hơn. Bật không bị ảnh hưởng đáng kể (có những thủ thuật khác để cải thiện tốc độ bật). Nếu bạn giảm Vz thấp hơn điện áp cung cấp năng lượng tối đa có thể (trường hợp xấu nhất) cộng với sự sụt giảm diode, diode zener sẽ tiến hành khi cuộn dây 'bật', có thể phá hủy zener và bóng bán dẫn. Mạch bên phải không có vấn đề đó (nhưng quá điện áp kéo dài có thể làm cho diode Zener bị quá nóng).