Diode không hoạt động như ngắn mạch

Gần đây tôi đã bắt đầu chơi với trình mô phỏng mạch trực tuyến và trong một mạch rất đơn giản, tôi không thể hiểu được hành vi

Tôi có một nguồn điện áp được kết nối thông qua một điện trở giới hạn dòng điện với một diode và một cuộn cảm song song. Theo như tôi biết, một diode nên hoạt động giống như một mạch ngắn khi cực dương của nó được kết nối với cực dương của nguồn điện áp. Trong trình giả lập này, một điều rất kỳ lạ xảy ra: khi tôi đóng công tắc, rất nhiều dòng điện đi qua diode (và một lượng rất nhỏ qua cuộn cảm) và sau vài giây, không có dòng điện nào đi qua diode cho đến khi nó dừng lại hoàn toàn. Tại sao vậy?

liên kết cho mạch của tôi trong trình giả lập: Liên kết (nhấp vào swtich để đóng nó và xem mô phỏng)

Như những người khác đã chỉ ra, một diode không phải là một mạch ngắn (hoặc mở) "hoàn hảo". Tuy nhiên, nếu bạn hiểu "giới hạn" của nó, thì bạn có thể sử dụng mọi hành vi được lý tưởng hóa, ngoại trừ khu vực giới hạn.
Đối với mạch cụ thể của bạn, bạn phải biết rằng một cuộn cảm ban đầu xuất hiện dưới dạng mạch hở, sau đó là mạch ngắn sau khi đạt trạng thái ổn định. Điều này có nghĩa là ban đầu, mạch của bạn hoạt động như thể chỉ có điện trở và diode (nối tiếp) được kết nối với nguồn cung cấp. Vì vậy, diode được phân cực thuận và hoạt động như một đoạn ngắn.
Khi cuộn cảm đạt đến trạng thái ổn định, điện áp trên nó bằng không, và do đó điện áp trên diode đi về không. Do diode cần ít nhất .6V để được phân cực thuận, nó dừng dẫn khi điện áp trên cuộn cảm xuống dưới .6V. Tại thời điểm này, mạch hoạt động như thể chỉ có điện trở và cuộn cảm (nối tiếp) được kết nối với nguồn cung cấp.
Tôi hy vọng bạn có thể thấy rằng trình giả lập của bạn đang hiển thị hành vi mạch chính xác.

Ban đầu, cuộn cảm chống lại sự thay đổi của dòng điện, làm cho diode trở thành đường dẫn có điện trở nhỏ nhất và khiến nó mang theo hầu hết dòng điện. Khi từ trường trong cuộn cảm tích tụ, điện áp trên nó giảm khi nó cho phép dòng điện đi qua nhiều hơn. Các diode có sự sụt giảm điện áp chuyển tiếp (thường là 0,6V), vì vậy nó sẽ không dẫn bất kỳ dòng điện nào sau khi điện áp trên cuộn cảm rơi xuống dưới điện áp chuyển tiếp của diode.

Có những áp phích trước là đúng. Để làm rõ hơn, một diode không phải là ngắn mạch mà là một thiết bị ngưỡng, nó bắt đầu dẫn điện bất cứ khi nào điện áp trên nó (khi được định hướng đúng để dẫn) lớn hơn một số giá trị, thường là 0,6V (nhưng có thể khác nhau đối với các loại đặc biệt) .
Vì vậy, nó hoạt động như thế này bất cứ khi nào điện áp thấp hơn 0,6 V sẽ không có dòng điện chạy qua và khi điện áp vượt quá ngưỡng này thì dòng điện sẽ chảy.

Cuộn cảm phản ứng với những thay đổi đột ngột của dòng điện theo một cách khác, nó thể hiện một thứ gọi là trở kháng, đó là một cách để nói rằng trong khi nó có điện trở R, nó cũng có điện cảm L, một thành phần phụ thuộc trực tiếp vào tần số.

Vì vậy, một cuộn cảm khi đột ngột kết nối hoặc ngắt kết nối với nguồn điện áp sẽ phản ứng bằng cách tăng điện áp trong một thời gian ngắn và dòng điện ban đầu gần như bằng không, chỉ để giải quyết một khoảnh khắc ngắn sau đó với dòng điện và điện áp nhỏ hơn gần bằng 0.

Các diode trong mạch thấy sự tăng điện áp này (trong khi dòng điện vẫn gần như bằng 0 trong cuộn dây) và nó đóng lại, cho phép dòng điện chạy qua nó, làm giảm điện áp quá mức trên cuộn dây và do đó dòng điện lớn trong diode chảy trong một thời gian rất ngắn.

Một sự sắp xếp rất phổ biến thường được gọi là SNUBBER là những gì bạn sẽ tìm thấy trong một số rơle chuyển mạch hoặc thậm chí các thiết bị trạng thái rắn. Chức năng của nó là ngăn chặn sự tăng vọt điện áp quá mức từ việc phá vỡ cách điện cuộn dây bằng cách tạm thời tăng đột biến điện áp lớn và sau đó đóng lại khi điện áp trên cuộn dây trở về gần bằng không. Tôi chỉ đơn thuần dịch các phương trình và quan sát ở trên theo thuật ngữ giáo dân, hy vọng nó có ích.

Khi đủ thời gian trôi qua, cuộn cảm hoạt động như một mạch ngắn và bỏ qua diode. Điều đó có nghĩa là$V_d=0$

$V_f$

Đối với một cuộn cảm,

$V = L\dfrac{di}{dt}$

Trong bất kỳ điều kiện trạng thái ổn định nào, không có sự thay đổi của dòng điện theo thời gian do đó, điện áp trên cuộn cảm PHẢI bằng không.