Domanda:
Utilizzo di una grande resistenza invece di un diodo flyback
user16307
2016-07-07 00:32:36 UTC
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In una video conferenza un professore spiega come prevenire un arco elettrico causato dall'operazione di commutazione in un circuito RL.Ecco la sezione (intorno alle 18:26) dove lo spiega: https://youtu.be/FYDLG_A2P1I?t=1106

So che un diodo flyback èusato per questo scopo: enter image description here

... tuttavia nel suo esempio usa un resistore molto grande per creare un percorso per la corrente inversa.

Le mie domande sono:

  1. Se viene utilizzato un resistore molto grande, non sarebbe un problema se una commutazione continua è molto veloce rispetto alla costante di tempo LR?

  2. Se viene utilizzato un diodo, l'induttore brucerebbe se la corrente di back emf è troppo alta?In quasi tutti gli esempi usano solo un diodo senza menzionare alcuna possibilità al riguardo.

Non aspettarti che le persone guardino il video.Includere tutte le informazioni richieste nella domanda.
Una "caratteristica" dell'utilizzo del resistore è che dissipa l'energia più rapidamente del diodo.Perdita del diodo inizialmente = Vf_diode x Iinitial mentre Resistor = I ^ 2_initial x R. Per una caduta di più di circa 1 Volt, il tasso di dissipazione dell'energia del resistore inizia più in alto e al di sopra di alcuni volt è più alto o molto più alto nel complesso.In alcuni casi questo è importante, ad esempio i tempi di rilascio relativi vengono "rallentati" da un diodo e possono essere estesi negativamente.Un compromesso è un resistore in serie con un diodo, quindi la dissipazione è più alta / più veloce, è possibile progettare Vmax e la corrente di ritorno è bloccata nello stato on.
@Russell McMahon: un altro metodo per accelerare la velocità di dissipazione dell'energia aumentando la tensione è mettere un diodo Z in serie e in direzione opposta al diodo normale.La tensione del diodo Z può essere scelta in modo che sia appena inferiore alla tensione massima tollerabile ai capi di L.
Cinque risposte:
WhatRoughBeast
2016-07-07 00:58:21 UTC
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Devi essere consapevole del fatto che il professore nel video sta saltando alcune cose. Si noti che a circa 22 minuti, scrive l'equazione per la corrente attraverso il resistore $$ i = I_0 e ^ {\ frac {R} {L} t} $$ ma convenientemente non riesce a valutare $$ I_0 = iR $$ In in altre parole, per la sua proposta di resistenza da 10.000 ohm, una corrente da 1 amp fornirà un picco di tensione di 10 kV.

Usare un resistore invece di un diodo è uno di quei divertenti compromessi. Un diodo limiterà la tensione dell'interruttore a solo un po 'sopra la tensione della sorgente. Ciò è estremamente utile quando lo switch è un dispositivo a stato solido come un MOSFET che non è assolutamente in grado di gestire picchi kV. D'altra parte, il limite di tensione limita dI / dt, quindi il diodo impiega molto tempo per scaricare la corrente. Un resistore consentirà tensioni di impulso molto più elevate, ma in genere saranno molto più brevi. Quindi:

1-) Se viene utilizzato un resistore molto grande, non sarebbe un problema se una commutazione continua è molto veloce rispetto alla costante di tempo LR?

Sì. Non lo fai con i regolatori di commutazione. Il professore si riferiva a velocità di commutazione molto basse, come l'applicazione e la rimozione dell'alimentazione da un circuito. Scuola molto vecchia.

2-) Se viene utilizzato un diodo, l'induttore brucerebbe se la corrente di back emf è troppo alta? In quasi tutti gli esempi usano solo un diodo senza menzionare alcuna possibilità al riguardo.

No. La "back emf current" è semplicemente il valore della corrente che esisteva quando l'interruttore è stato aperto. Il diodo deve essere adeguatamente dimensionato, tuttavia, deve essere in grado di trasportare qualunque corrente fosse trasportata dall'induttore.

Russell McMahon
2016-07-07 03:43:39 UTC
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Questa è un'aggiunta a ciò che altri hanno detto - non una risposta completa di per sé:

Una "caratteristica" dell'utilizzo del resistore è che può dissipare l'energia immagazzinata più rapidamente del diodo.

Perdita del diodo inizialmente = Vf_diode x Iinitial mentre
Perdita iniziale del resistore = I ^ 2_initial x R.
Per cadute superiori a circa 1 Volt, il tasso di dissipazione dell'energia del resistore inizia più in alto e sopra alcuni volt è più alto o molto più alto nel complesso.

In alcuni casi questo è importante, ad esempio i tempi di rilascio dei relè sono "rallentati" da un diodo e possono essere estesi negativamente. Un compromesso è un resistore in serie con un diodo, quindi la dissipazione è più alta / più veloce, è possibile progettare Vmax e la corrente di ritorno è bloccata nello stato on.

Stavo pensando di usare la resistenza al posto del diodo porterebbe un decadimento esponenziale più lungo, quindi sarebbe un problema se la velocità di commutazione fosse molto più alta della costante di tempo LR. Non pensi che una R grande aumenterebbe la costante di tempo?

No. Questa non è una situazione "normale".

In un induttore, allo spegnimento I_existing continuerà a fluire.

Se NON è presente alcun percorso in serie, l'energia 1 / 2Li ^ 2 verrà convertita in 1 / 2CV ^ 2
dove C è la capacità disponibile - aggiunta o dispersa.
Se è presente solo la capacità parassita, spesso è piccola.
Per CV piccoli deve essere molto grande - puoi ottenere kiloVolt di picco da un caso peggiore di alimentazione a bassa tensione.

La costante di tempo per una combinazione LR è tc = (L / R).
cioè quando R sale tc va GIÙ.
Questo perché Iexisting DEVE fluire quindi
V = Iexisting x R.
Per una R grande si ottiene una V grande e una potenza maggiore come
V ^ 2 / R o I ^ 2R.

cioè aumentando il valore di un resistore di derivazione
dissiperà più potenza per periodo di tempo
(e più potenza di picco)
e impiega meno tempo per il decadimento di Vspike
ma la tensione aumenta con R
e tasso di dissipazione di energia con R quadrato.

Stavo pensando che l'uso del resistore al posto del diodo avrebbe portato un decadimento esponenziale più lungo, quindi sarebbe stato un problema se la velocità di commutazione fosse molto più alta della costante di tempo LR.Non pensi che una R grande aumenterebbe la costante di tempo?
@user16307 No. Questa non è una situazione "normale".Allo spegnimento I_existing ** continuerò a fluire sebbene tutte le forze della natura si oppongano.Se NON c'è un percorso in serie, l'energia 1 / 2Li ^ 2 verrà convertita in 1 / 2CV ^ 2 dove C è la capacità disponibile - aggiunta o dispersa.Se è presente solo una capacità parassita e piccola, V deve essere molto grande: è possibile ottenere kiloVolt di picco da un caso peggiore di alimentazione a bassa tensione.** SE ** si utilizza un resistore la costante di tempo = (L / R).Man mano che R sale, tc scende.Questo perché Iexisting DEVE fluire quindi V = Iexisting x R. Per R grande ottieni V grande e potenza V ^ 2 / R o I ^ 2R.
Va bene, ho capito grazie.Ma un'ultima domanda.Possiamo dire in base a quello che dici, usando una R grande possiamo ottenere costanti di tempo molto piccole;quindi possiamo anche usarlo in applicazioni di commutazione come il controllo della velocità del motore PWM invece dei diodi flyback?Perché allora il diodo è preferito in generale?Forse potrei ripetere la mia domanda ma non sono riuscito a capire quel punto.
I driver @user16307 sono spesso / quasi solitamente classificati per tensioni non molto superiori al massimo di funzionamento.Il picco massimo che tollereranno è V_driver_max quindi Vspike sopra la fornitura di Vdd è (Vdrivermax-Vdd).ad esempio, un'alimentazione a 12V con 1 driver da 20V max (FET o IC) consente un picco di 20-12 = 8V max.Se il tempo di dissipazione dell'energia non è cruciale, un diodo fornisce solo un picco massimo da 1 a 2 V, è possibile ottenere diodi di corrente di picco di grandi dimensioni in pacchetti a 2 conduttori raffreddati ad aria e hanno un buon prezzo rispetto ad altri componenti del sistema.Un resistore può consentire, ad esempio, un picco di 6 V nel caso precedente = 3 x diodi....
... Il rapporto picco / medio massimo potrebbe non essere così buono e le dimensioni sono generalmente maggiori del diodo equivalente.Quindi un resistore può essere una soluzione migliore in casi critici ma i diodi funzionano bene, minimizzare i picchi di tensione sono ben compresi, ....|Se si dispone di un elevato margine di tensione e si desidera ridurre al minimo il tempo di dissipazione, un resistore lo consente ma DEVE essere progettato.
JonRB
2016-07-07 01:01:25 UTC
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V = IR.Questo è qualcosa che non puoi aggirare.

Con l'interruttore chiuso in modo tale che l'induttore si stia caricando o si sia caricato, un resistore parallelo fornirà anche un percorso di "dispersione".Se la R è abbastanza grande, questo potrebbe non essere un problema.

Ma quando apri l'interruttore l'induttore vorrà mantenere il flusso di corrente e ora il percorso è attraverso il resistore: V = IR equindi la tensione attraverso l'induttore aumenterà per soddisfarlo.

Potresti essere in grado di tollerarlo, nel qual caso ... Certo ed è un equilibrio tra le perdite dovute al percorso di perdita e la tensione risultante amantenere il flusso di corrente.

Oppure si potrebbe semplicemente usare un diodo

Si noti che una volta che la corrente dell'induttore si è stabilizzata, la tensione attraverso di essa è zero, così come la corrente attraverso il resistore parallelo.In queste condizioni, tutta la tensione viene fatta cadere attraverso il resistore in serie.È solo dopo che l'interruttore si apre che la corrente scorre nuovamente attraverso il resistore parallelo.
ThreePhaseEel
2016-07-07 03:54:24 UTC
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In generale, l'uso di un solo resistore per la soppressione flyback è disapprovato a causa del conflitto tra rendere il resistore grande (per evitare un'eccessiva dissipazione di stato stazionario quando la bobina è pilotata) e rendere il resistore piccolo (per limitarela tensione di back-EMF in modo significativo rispetto all'inutilità del resistore da 10kOhm data nella domanda).Una rete snubber più pratica non basata su diodi utilizza un condensatore in serie con il resistore - questo consente di utilizzare un piccolo resistore (diciamo dell'ordine di 30-100 ohm invece di 10k ohm) senza dissipare alcuna potenza nel resistorein condizioni di stato stazionario.

Peter R.
2018-02-26 01:49:50 UTC
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Quel professore sta parlando dal suo a ... Nessuna corrente attraverso il resistore quando l'interruttore è chiuso e il resistore assorbirà la corrente quando è aperto.

Bene, la prima affermazione è semplicemente stupida e la seconda è corretta, ma non menziona la dimensione della tensione su quel resistore.Diciamo che la corrente attraverso la bobina è di 100 mA, il resistore è di 1 kOhm - quindi la tensione attraverso il resistore raggiungerà il picco di 100 V quando l'interruttore è aperto, il che significa di nuovo che il resistore deve dissipare 10 W. Questo è costosocomponente rispetto a un diodo.

Potresti voler utilizzare una resistenza di spurgo in serie con un diodo flyback, ma solo per accelerare la dissipazione della potenza immagazzinata nella bobina, ad es.per rendere più veloce un interruttore a relè.Ma questa è un'altra storia.

La costante di tempo L / R sarà molto bassa se R è enorme.Quindi forse il resistore può gestire quella potenza per un periodo di tempo molto breve, cioè transitorio.Il calore è comunque legato al tempo.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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