Чи може діод Зенера, який захищає вимикач від індуктивності, коли перемикач відкривається, впливати на швидкість включення клапана, коли ви знову його закриєте?

Як ви, напевно, знаєте, у додатках, що швидкість відключення електромагнітних клапанів має вирішальне значення, простий діод прольоту не є ефективним. Деякі люди ставлять резистор послідовно з пролітковим діодом, щоб полегшити проблему, але для реальних швидких застосувань пропонується діод Зенера.

Ви можете побачити його на малюнку (третій зліва).

Я думаю (але я не впевнений і, будь ласка, виправте мене, якщо я помиляюся), що струм протікає через контур лише тоді, коли напруга вище, ніж напруга Зенера V_z.

Чого я не розумію:

1. Що відбувається з напругою в котушці, що нижча за V_z? Чи збирається там залишитися? Я маю на увазі в якийсь момент напруга падає під V_z, і ніжка, що містить діод, вийшла! Але як може залишитися напруга впливати на все в ланцюзі? і наступне включення команди?

2. Найважливіше запитання: чи буде це негативно впливати на наступну команду включення? Для моєї програми мені потрібно вмикати та вимикати 10 разів на секунду (приблизно 5 циклів включення / вимкнення)

3. І в чому полягає компроміс між вибором більшого значення V_z проти нижчого значення ?! Припустимо, він ніколи не досягає безпечної напруги вимикача (MOSFET)? Чи означає нижчий V_z повільне вимкнення? Як V_z може впливати на все позитивно / негативно?

FYI, я хочу ввімкнути / вимкнути Airtec 2P025-08 за допомогою Arduino. 12 В постійного струму, 0,5 Ампер, не знаю індуктивності / опору котушки!

Лише трохи попередньої теорії.

Як ви, напевно, знаєте, без будь-якого відкидного діода, будь то випрямляч або стабілітра, у вас буде (теоретично нескінченна) напруга відкату від індуктора (котушка клапана, обмотка реле чи будь-що інше), коли ви намагаєтесь різко перервати його струм. Насправді відкат не буде нескінченним, оскільки шип спричинить будь-які неприємні наслідки в ланцюзі, до якого він підключений: він генерує електричні дуги, він буде вести напівпровідники в руйнівному зриві, буде смажити резистори або пробивати через конденсатори діелектрик, тощо.

Все це у спробі позбутися енергії, що зберігається в індукторі, яка є

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

$I_L$

$E_L$

$E_L$

Якщо вам цікаво, що станеться, коли дія затискача припиняється, оскільки струму недостатньо для утримання Зенера (або діода затискача) при пробої (провідності), то відповідь полягає в тому, що він, ймовірно, коливатиметься, тому що енергія ОБОВ'ЯЗКОВО перетворюється, оскільки джерело живлення котушки було відключене, а накопичена енергія залежить від струму в котушці. Котушка не «утримуватиме енергію», як це робив би конденсатор, тому що для того, щоб це було можливо, струм повинен надходити в саму котушку. Тому енергія, що залишилася, знайде інші способи перетворення: розрядний ємність та струм витоку діодів та паразитна ємність самої котушки (наприклад). Це свого роду неідеальний нелінійний контур цистерни, який буде демонструвати затухаючі коливання до повного перетворення енергії в тепло.

EDIT

(У відповідь на коментар від @supercat)

Ось деякі результати швидкого замислення моделювання схеми за допомогою LTspice, що показує демпфіровані коливання, які можуть виникнути в ситуації, подібній до описаної вище.

Перехідний аналіз дає такі графіки:

Якщо ми збільшили масштаб цікавих деталей, які ми маємо:

У наступному надзвичайно масштабованому сюжеті ви можете помітити передбачувану частоту коливань (я покращив зображення, щоб показати, де розміщені курсори LTspice).

Аааа, електроніка, це заплутана і жорстока господиня.

Хоча це і весело

Тут річ у швидкості реакції різних компонентів проблеми та / або рішення.

По-перше: передня напруга і струм прямого діода пов'язані між собою. Чим вище напруга, яку ви зможете подати через неї, тим легше буде протікати струм.

По-друге: котушка, що має струм, що протікає, а потім вимкнена, реагує неймовірно швидко. Якщо струм не може нікуди потрапляти в межах частки мікросекунди, він може підскочити до нестерпних напруг (100, якщо не 1000).

Тож додавання резистора в серію - це приємний невеликий трюк, щоб трохи налаштувати реакцію, це дозволяє напрузі котушки збільшитись трохи далі, перш ніж діод почне відбирати потужність. Але тоді резистор також стоїть на поточному шляху, перешкоджаючи власній допомозі, тому він справді є неповноцінним рішенням.

Однак ценеровий діод, о, вони чарівні. Як тільки ви досягнете напруги пробою, вона дійсно ... добре .. ламається! Крива напруги струму ценерового діода при пробої набагато вражає, це стосується стиснення блокуючого поля, коли струм здатний протікати, якщо мені дозволено дуже перефразовувати книгу на 380 сторінках.

Отож, як тільки ви досягнете стабілітронічної струмопровідності, струм справді може пропасти за мить, і, як я вже згадував, бо котушка, що досягає старішої провідності, - це шматок пирога.

Що стосується напруги стабілітра, різниця в цьому застосуванні між 3 В і 6 В є більш вираженою, ніж різниця між 6 В і 12 В і так далі. Зазвичай правило Vz> 2 * VCC досить добре, щоб гарантувати швидке відключення. Більш важливим є те, що ваш ценер може обробляти поточний шип.

Причина, що зеннери не такі популярні, як звичайні діоди для захисту, - це їхня поточна здатність до керування, а руйнування вашого пристрою захисту - це дещо перешкоджає цілі.

Я завершу зараз, оскільки мені ще доводиться робити покупки, перш ніж вирушати в Німеччину.

EDIT: PS: 10 разів на секунду не є високою швидкістю. Вимикання високої швидкості для реле знаходиться в порядку мільйонних секунд або менше. Забув зробити цю точку вгорі перед публікацією. А швидкісне вимкнення не завадить новому увімкненню.

Для того, щоб поставити запитання:

1. Він дуже швидко загниє, максимум мілісекунд. Насправді напруга не йде до нуля миттєво, тому що це ланцюг резервуара LC, здебільшого з ємністю, розподіленою котушкою, але також збродженою та транзисторною ємністю, тому вона буде "дзвонити" на високій частоті. Котушка має значний опір, тому Q низький, і дзвінок швидко згасає.

2. Якщо ви зачекаєте більше, ніж скажіть 10 мс, це не вплине на наступну операцію жодним практичним способом.

3. Більш високий Vz важче на транзисторі, але швидше відключається. На включення не впливає помітно (є й інші хитрощі для покращення швидкості включення). Якщо ви будете нижчими за Vz, ніж максимально можлива напруга живлення (найгірший випадок) плюс падіння діода, ценеровий діод буде вести, коли котушка увімкнена, ймовірно, знищивши стабілітра і транзистор. У правій схемі немає такої проблеми (але стійкий перенапруга може призвести до перегріву діода Зенера).