Діод не веде себе як коротке замикання


13

Нещодавно я почав грати з тренажером онлайн, і в дуже простій схемі я не можу зрозуміти поведінку

У мене є джерело напруги, підключений через обмежувач струму до діода та індуктора паралельно. Наскільки мені відомо, діод повинен вести себе як коротке замикання, коли його анод підключений до позитивного клеми джерела напруги. У цьому тренажері відбувається щось дуже дивне: коли я закриваю перемикач, через діод проходить багато струму (і дуже невелика кількість через індуктор), і через пару секунд немає значного падіння струму через діод, поки він не зупиниться повністю. Чому так?

введіть тут опис зображення

посилання на мою схему в тренажері: Посилання (натисніть на swtich, щоб закрити його і переглянути моделювання)


9
Не дивлячись на моделювання, я збираюся ризикувати, кажучи, що він точно імітує вивільнення магічного диму із зазначеного діода.
Мельс

3
О, не так. Схема в тренажері містить обмежувальний резистор, про який не було сказано в питанні.
Мельс

1
Відредаговано так, щоб відобразити + скріншот схематичних та хвильових форм.
Енрік Бланко

Відповіді:


2

Як зазначали інші, діод - це не "ідеальне" коротке (або відкрите) замикання. Однак, якщо ви розумієте його "обмеження", то ви можете використовувати ідеалізовану поведінку, яка була, за винятком області обмежень.
Для вашої конкретної схеми ви повинні знати, що спочатку індуктор з'являється як розімкнутий ланцюг, а потім як коротке замикання після досягнення сталого стану. Це означає, що спочатку ваша схема поводиться так, ніби тільки резистор і діод (послідовно) підключені до живлення. Тож діод упереджений вперед і діє як короткий.
Коли індуктор досягає сталого стану, напруга через нього переходить до нуля, а отже, напруга на діоді переходить до нуля. Оскільки діод потребує щонайменше .6В для зміщення вперед, він припиняє проводити, коли напруга на індукторі опускається нижче .6В. У цей момент схема поводиться так, ніби тільки резистор і індуктор (послідовно) підключені до живлення.
Я сподіваюся , що тепер ви можете побачити , що ваш тренажер є показує правильною поведінкою схеми.


30

Спочатку індуктор чинить опір зміні струму, роблячи діод шляхом найменшого опору і змушуючи його переносити більшу частину струму. Коли магнітне поле в індукторі накопичується, напруга на ньому зменшується, оскільки дозволяє пропускати більше струму. Діод повинен враховувати перепад напруги в прямому напрямку (як правило, 0,6 В), тому він не буде проводити струму після того, як напруга на індукторі опуститься нижче прямої напруги діода.


14
Крім того, коли ви вимкнете цей контур, ви, швидше за все, обсмажите діод із зворотним ЕРС.
Саймон Ріхтер

@Meis, але чому струм намагається все-таки пройти через індуктор, якщо діод повинен вести себе як коротке замикання, коли напруга на ньому більше, ніж пряма напруга?
янівпс

@yanivps, тому що діод не веде себе як коротке замикання. Ідея про те, що діод діє як коротке замикання в одному напрямку, а розімкнутий ланцюг - в іншому, є значним спрощенням його фактичної поведінки.
Соломон повільно

@SimonRichter Не могли багато діоди потужності (включаючи серію 1N400x) обробити короткий сплеск напруги, враховуючи той факт, що вони мають ненулеву ємність?
Caleb Reister

Спід напруги не був би таким коротким, враховуючи, що в ланцюзі немає нічого, що б розвіяло задній ЕРС від (досить значного) індуктора. Я не займався математикою, але я б ризикну здогадуватися, що для уникнення зворотної поломки доведеться принести досить м'який діод.
Мельс

7

Так, попередні афіші вірні. Для подальшого уточнення діод - це не коротке замикання, а пороговий пристрій, він починає проводити, коли напруга через нього (при правильному орієнтуванні на його проведення) перевищує деяке значення, як правило, 0,6 В (але може відрізнятися для спеціальних типів) .
Таким чином, він поводиться так, коли напруга нижче 0,6 В не буде протікати струм і коли напруга перевищує цей пороговий струм.

Індуктор реагує на різкі зміни струму по-різному, він виявляє щось, що називається імпедансом, тобто спосіб сказати, що, хоча він має опір R, він також має індуктивність L, компонент, що безпосередньо залежить від частоти.

Таким чином, індуктор, коли раптово підключений або відключений від джерела напруги, реагує на короткий час, піднімаючи напругу, а струм спочатку майже дорівнює нулю, лише щоб короткочасний момент оселився меншими струмами і напругами, що наближаються до нуля.

Діод в ланцюзі бачить це збільшення напруги (поки струм у котушці ще майже нульовий), і він закривається, даючи шипу текти через нього, зменшуючи також надмірну напругу на котушці і, таким чином, великий струм в діоді, який тече дуже короткий час.

Дуже поширене розташування, яке зазвичай називають SNUBBER, - це те, що ви знайдете в деяких комутаційних реле або навіть твердотілих пристроях. Його функція полягає в тому, щоб зупинити надмірний сплеск напруги від порушення ізоляції котушки, тимчасово проводячи великий сплеск напруги, а потім закрити, коли напруга на котушці повертається близько до нуля. Я просто переклав вищезгадані рівняння та спостереження простою мірою, сподіваюся, що це допоможе.


1
Надалі слід розділити відповіді на абзаци, щоб їх було легше читати. І перемикач - це не кран: коли ви відкриваєте вимикач, струм перестає текти. // (Цього разу я відредагував це для вас.)
Оскар ского

+1 для згадки про те, що діод - це не фактичне коротке замикання.
Оскар скаго

1
Можливо, варто додати трохи про IV характеристику типового діода разом із рівнянням Шоклі.
Caleb Reister


3

Для індуктора

V=Ldidt

У будь-якому стаціонарному стані не змінюється струм проти часу, отже, напруга на індукторі ОБОВ'ЯЗКОВО дорівнює нулю.

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.