Điều gì giữ cho điện áp kickback đạt đến một điện áp vô hạn?

Chúng ta biết rằng điện áp trên một cuộn cảm được xác định bởi công thức:

$V = L * \frac {di}{dt}$

Vì vậy, trong trường hợp dòng điện đột ngột bị gián đoạn (như khi tiếp xúc cơ học được mở), điện áp tăng đột biến xảy ra trong cuộc sống thực.

Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng đúng: chúng ta không thấy các cung tròn xảy ra trong các tải quy nạp nhỏ. (Ví dụ, bằng tải nhỏ quy nạp, ý tôi là một động cơ ô tô đồ chơi.) Tuy nhiên, công thức nói rằng hạn nên tiếp cận vô cực khi tiếp xúc cơ học được mở ra, do đóLhạn (mà phải là nhỏ trong các tải cảm ứng nhỏ) không nên có ảnh hưởng đáng kể. Đơn giản, chúng ta sẽ có thể nhìn thấy tia lửa bất cứ khi nào chúng ta mở bất kỳ tải cảm ứng nào - không phụ thuộc vào cuộn cảm.$\frac{di}{dt}$$L$

Các yếu tố thực tế ngăn chặn điện áp đạt đến vô hạn là gì? Dòng chảy hiện tại có thực sự giảm chậm hơn không, hay công thức có lẽ không đủ cho "sự gián đoạn" như vậy?

Một cuộn cảm thực trông như thế này (hiển thị bên dưới là một cuộn cảm có 4 cuộn dây) có một lượng nhỏ (thường là trong phạm vi pF-fF) điện dung giữa mỗi cuộn dây. Mỗi đoạn dây cũng có một số liên kết kháng với nó.

Bởi vì mỗi cuộn dây trong một cuộn cảm có điện trở (hoặc mỗi phần của dây nếu bạn xem xét một cuộn dây), điều này cản trở dòng điện và làm giảm điện áp. Một lượng nhỏ điện dung cũng sẽ lưu trữ một số điện áp và ngăn chặn sự thay đổi tức thời về điện áp.

Tất cả đều hấp thụ năng lượng ngăn cản Động lực điện (EMF) được lưu trữ xung quanh một cuộn cảm tạo ra điện áp vô hạn. Một cuộn cảm thực sự có thể được đơn giản hóa thành một mạch như cái bên trái bên dưới.

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

Một cuộn dây siêu dẫn sẽ có thể tạo ra điện áp lớn hơn nhiều do tổn thất thấp hơn nhiều do ký sinh trùng.

Bất kỳ hệ thống lưu trữ năng lượng (một cuộn cảm) có kích thước khác không.

Bất cứ thứ gì có kích thước khác không đều có điện trường hoặc điện dung khác không. Các mối nối thiết bị thường là một nguồn lớn của điện dung ký sinh. Hệ thống flyback sử dụng một diode để truyền năng lượng vào một tụ điện tải.

Ở mức điện áp cực đại, tất cả năng lượng cảm ứng đã (1) bị tiêu tán khi nhiệt (2) được tỏa ra khi trường EM (3) được lưu trữ trong điện trường của điện dung có chủ ý và ký sinh.

Điện trở sê-ri có vấn đề lớn với điện áp "kickback" do điện dung sê-ri của "công tắc" khi mở. Điều này tạo thành một mạch cộng hưởng RLC loạt cổ điển có đặc tính tăng điện áp theo tỷ số trở kháng là

$Q=\dfrac{|X_C|}{R} = \dfrac{|X_L|}{R}=\dfrac{\omega _0 L}{R}$$\omega _0= \dfrac{1}{\sqrt{LC}}$

$|V_p| = Q * V_{dc}$

Khi khử năng lượng cho mạch có công tắc tiếp xúc khi t chuyển sang 0, V / L = dI / dt, V không đi đến vô cùng do điện dung ký sinh này.

Thí dụ

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

ví dụ: Xem xét một mạch loạt, Vdc = 1V, L = 1uH, R = 1 Ohms, Idc = 1A . Công tắc khởi động điện áp là gì, khi vừa mở, nếu Csw = 1pF ?

1V, 100V, 1kV, 1e6 V hay vô hạn?

Bây giờ hãy xem xét tương tự đối với một công tắc FET có điện dung đầu ra 1nF với RdsOn << 1% của R = 1. DV là gì?

ps nếu bạn đã học được một cái gì đó, sau đó bình luận câu trả lời của bạn.

Câu trả lời trực quan là công tắc đi từ một dây dẫn đến một tụ điện cực nhỏ làm hạn chế tốc độ xoay của điện áp và cũng như cuộn cảm giới hạn tốc độ xoay của dòng điện và ở tần số cộng hưởng của chúng, mức tăng điện áp, Q tại ω0 là nghịch đảo tỷ lệ với R, vì vậy chuỗi R lớn hơn làm giảm điện áp.

$V_p= I_{dc} \sqrt{\dfrac{L}{C}}$ = 1A * √ (1uH / 1pF) = 1kV

Linh tinh

$Zo= \sqrt{\dfrac{L}{C}}$

$V_p = I_{dc}*Z_0$$I_{dc}$

Chỉ cần xem xét một ví dụ đơn giản của 100 uH và 1 amp chảy. Khi tiếp điểm nối tiếp với cuộn cảm mở ra, có thể có 5 pF điện dung ký sinh còn lại trên cuộn cảm và 1 amp đó sẽ tạo ra điện áp cao trở lại nhưng bao nhiêu?

Vì vậy, có khả năng (không có ý định chơi chữ) điện áp trên tụ 5 pF có thể tăng với tốc độ 200 kV / micro giây. Cho rằng điện áp khởi động của nó có khả năng không thể so sánh được, trong vài giây, một điện áp khá lớn có thể phát triển. Tuy nhiên, điều này được giảm nhẹ do thiếu năng lượng được lưu trữ trong cuộn cảm: -

Hoặc 5 micro joules. Tất cả năng lượng này sẽ tuần hoàn truyền tới tụ điện và chúng ta có thể đánh đồng công thức năng lượng của tụ điện với 5 uJ để cung cấp cho chúng ta điện áp tối đa: -

Điều này tạo ra một điện áp tụ điện cực đại 1414 volt.