Là điốt flyback cần thiết cho cuộn cảm điều khiển điện áp op-amp này?

Tôi hiểu sự cần thiết của điốt flyback khi cố gắng thay đổi dòng điện dẫn đột ngột bằng một công tắc cơ học hoặc khi sử dụng một BJT / MOSFET làm công tắc.

Bây giờ, giả sử tôi (tuyến tính) điều khiển điện áp trên một cuộn dây với mạch op-amp này:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Đối với tôi, dường như không cần một diode flyback nào với mạch này, ngay cả khi chúng ta tưởng tượng rằng op-amp không có điốt bên trong giữa cực đầu ra và các cực nguồn của nó.

Giả sử mạch ổn định ở Vin = 4V nên dòng điện cuộn dây là 6A (từ phải sang trái). Sau đó, hãy bước Vin đến 7V, điều này sẽ làm giảm năng lượng lưu trữ trong cuộn dây. Trong suy nghĩ của tôi, op-amp chỉ đơn giản là giảm dòng điện chạy qua bóng bán dẫn thấp hơn ở giai đoạn đầu ra của nó với tốc độ khiến EMF của cuộn dây dẫn đến 7V ở đầu ra của op-amp (khi Vin được chuyển từ 6A sang R1 rằng phía bên phải của L1 là 4V nên EMF cảm ứng trên L1 sẽ làm cho bên trái của nó cao hơn 3V so với bên phải ngay lúc đó). Sự thay đổi hiện tại này sau đó kết thúc khi 3A đang đi qua cuộn cảm.

Câu hỏi của tôi là: Sự hiểu biết của tôi có đúng không và lý thuyết chỉ ra rằng một diode flyback không cần thiết cho mạch này? Nếu có, có thiếu thứ gì từ mô hình đơn giản này sẽ yêu cầu một diode flyback trong các ứng dụng thực tế không?

Lưu ý rằng đây là một câu hỏi lý thuyết nhằm cải thiện sự hiểu biết và mô hình tinh thần của tôi về op-amps, vì vậy câu trả lời dọc theo dòng chữ "chỉ cần ném một diode vào đó để an toàn" là không cần thiết. Đây là phiên bản đơn giản của mạch thực tế của tôi có nguồn cung cấp kép và điều chỉnh dòng điện (sử dụng điện trở cảm giác hiện tại giữa cuộn cảm và mặt đất), vì vậy mọi lời giải thích cho phép ngoại suy các mạch phức tạp hơn đều được hoan nghênh.

Tôi vẫn sẽ thêm điốt giữa đầu ra của opamp và cả hai đường ray cung cấp.

Các điốt như vậy dù sao cũng đã có mặt bên trong opamp (để bảo vệ ESD) nhưng bạn không muốn làm hỏng các điốt này vì khi đó bạn phải thay thế opamp.

Bạn nói đúng rằng trong điều kiện làm việc bình thường, dòng điện qua cuộn dây không bị gián đoạn (đó là nguyên nhân gây ra điện áp cao), nhưng khi bạn bật, tắt hoặc xảy ra sự cố trên nguồn cung cấp thì sao?

Vì vậy, tôi sẽ không mạo hiểm và chỉ thêm các điốt phân cực ngược để bảo vệ đầu ra của opamp. Tôi sẽ sử dụng điốt Schottky nhanh có thể xử lý 1 dòng điện chuyển tiếp (đây chỉ là dự đoán của tôi).

Khi bạn cố gắng thay đổi tức thời dòng điện từ 6 ampe thành 3 ampe, phía bên trái của cuộn cảm sẽ phản ứng theo cách giữ cho dòng điện chạy ở mức 6 amps (chỉ trong một thời gian ngắn cho đến khi năng lượng lưu trữ bị mất ở đâu đó). Vì vậy, lựa chọn duy nhất của nó là tạo ra một điện áp đủ cao để buộc dòng điện qua bóng bán dẫn phía trên trong giai đoạn kéo đẩy của bạn bên trong op-amp (hoặc tạo ra tia lửa).

Cho rằng bóng bán dẫn hàng đầu này không bao giờ thực sự được bật trong cả hai trường hợp, cuộn cảm sẽ ngay lập tức tạo ra điện áp lớn hơn và lớn hơn cho đến khi bóng bán dẫn đó bị hỏng hoặc bạn có tia lửa ở đâu đó.

Dường như với tôi rằng một diode bảo vệ là cần thiết.

Thông thường khi bạn có mạch kéo đẩy rời rạc, bạn không cần điốt flyback, nhưng chúng sẽ không gây hại gì và nếu bạn không thể phân tích phần đầu ra bộ khuếch đại (có lẽ là mạch tích hợp) của bộ khuếch đại để xác định chúng là không cần thiết này là một thực hành tốt (và không tốn kém). Trong trường hợp này, bạn chỉ có thể chìm dòng điện, do đó, một diode cho nguồn cung cấp +10 sẽ được gọi cho. Một diode Schottky an toàn hơn nhiều so với một diode thông thường vì dòng điện nhỏ sẽ chạy qua các mối nối bên trong khi Schottky tiến hành song song. Dòng điện chạy qua các nút giao có thể gây ra các vấn đề khó dự đoán.

Lưu ý rằng vẫn còn điều gì đó phải lo lắng - nếu có một diode như vậy (hoặc tương đương) và nếu nguồn 10V đột ngột bị ngắt, trường sụp đổ có thể khiến điện áp cung cấp cho chip tăng lên mức đủ cao để làm hỏng chip (tùy thuộc vào điện dung xe buýt, vv). Vì vậy, Zener hoặc TVS có khả năng hấp thụ năng lượng trong cuộn dây có thể là một ý tưởng hay - đặt nó từ +10 xuống đất hoặc từ đầu ra bộ khuếch đại xuống đất.