ไดโอดซีเนอร์สามารถป้องกันสวิตช์จากการเหนี่ยวนำเมื่อสวิตช์เปิดส่งผลต่อการเปิดความเร็วของวาล์วเมื่อคุณปิดอีกครั้งหรือไม่

อย่างที่คุณอาจทราบในการใช้งานที่การปิดความเร็วของโซลินอยด์วาล์วนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง บางคนใส่ตัวต้านทานเป็นชุดพร้อมกับ flyback diode เพื่อบรรเทาปัญหา แต่สำหรับการใช้งานที่รวดเร็วจริงแนะนำให้ใช้ Zener diode

คุณสามารถดูได้ในภาพ (ภาพที่สามจากด้านซ้าย)

ฉันคิดว่า (แต่ฉันไม่แน่ใจและโปรดแก้ไขให้ฉันถ้าฉันผิด) ที่กระแสไหลผ่านลูปเฉพาะเมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าซีเนอร์ V_z

สิ่งที่ฉันไม่เข้าใจคือ:

1. เกิดอะไรขึ้นกับแรงดันไฟฟ้าในขดลวดที่ต่ำกว่า V_z มันจะยังคงอยู่ที่นั่นไหม? ฉันหมายถึงในบางจุดแรงดันไฟฟ้าลดลงภายใต้ V_z และขาที่มีไดโอดหมด! แต่แรงดันไฟฟ้าที่เหลือจะส่งผลต่อทุกอย่างในวงจรได้อย่างไร และคำสั่งเปิดต่อไป?

2. คำถามที่สำคัญที่สุด: มันจะส่งผลต่อคำสั่งเทิร์นถัดไปในทางลบหรือไม่? สำหรับใบสมัครของฉันฉันต้องเปิดและปิด 10 ครั้งต่อวินาที (ประมาณ 5 รอบของการเปิด / ปิด)

3. และอะไรคือการแลกเปลี่ยนระหว่างการเลือกมูลค่าที่สูงกว่าของ V_z กับมูลค่าที่ต่ำกว่า! สมมติว่ามันไม่เคยไปถึงสวิตช์แรงดันไฟฟ้าที่ปลอดภัย (MOSFET)? V_z ที่ต่ำกว่าหมายถึงปิดช้าลงหรือไม่ V_z ส่งผลกระทบต่อทุกอย่างในทางบวก / ทางลบอย่างไร

FYI ฉันต้องการเปิด / ปิดAirtec 2P025-08ด้วย Arduino 12Vdc, 0.5 แอมแปร์, ไม่รู้การเหนี่ยวนำ / ความต้านทานของขดลวด!

เพียงทฤษฎีเบื้องต้น

อย่างที่คุณอาจทราบโดยไม่ต้องมี flyback diode ไม่ว่าจะเป็น rectifier หรือ Zener คุณจะมีแรงดันไฟฟ้า (ไม่มีที่สิ้นสุดทางทฤษฎี) จากตัวเหนี่ยวนำ (ขดลวดวาล์วรีเลย์ขดลวดหรืออะไรก็ตาม) ทุกครั้งที่คุณพยายามขัดขวางกระแสไฟฟ้าทันที ในความเป็นจริง kickback จะไม่มีที่สิ้นสุดเพราะเข็มจะก่อให้เกิดผลกระทบที่น่ารังเกียจในวงจรที่เชื่อมต่อ: มันจะสร้างอาร์คไฟฟ้ามันจะขับเซมิคอนดักเตอร์ในการทำลายล้างมันจะทอดต้านทานหรือเจาะผ่านตัวเก็บประจุอิเล็กทริก เป็นต้น

ทั้งหมดนี้ในความพยายามที่จะกำจัดพลังงานที่เก็บไว้ในตัวเหนี่ยวนำซึ่งก็คือ

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

$I_L$

$E_L$

$E_L$

หากคุณสงสัยว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อการกระทำของแคลมป์สิ้นสุดลงเพราะกระแสไม่เพียงพอที่จะทำให้ซีเนอร์ (หรือไดโอดแคลมป์) หยุดชะงัก (การนำไฟฟ้า) คำตอบก็คือมันอาจจะแกว่งเพราะพลังงานจะต้องเปลี่ยนเพราะ แหล่งพลังงานของขดลวดถูกตัดและพลังงานที่เก็บไว้จะขึ้นอยู่กับกระแสในขดลวด ขดลวดจะไม่ "ถือพลังงาน" ตามที่ตัวเก็บประจุจะทำเพราะเพื่อความเป็นไปได้กระแสจะไหลเข้าสู่ขดลวดเอง ดังนั้นพลังงานที่เหลืออยู่จะหาวิธีอื่นในการแปลง: ความจุจรจัดและกระแสรั่วไหลของไดโอดและความสามารถในการกาฝากของขดลวดของตัวเอง (ตัวอย่าง) มันเป็นวงจรแบบไม่เชิงเส้นที่ไม่เหมาะซึ่งจะแสดงการสั่นแบบหน่วงจนกระทั่งพลังงานถูกแปลงเป็นความร้อนอย่างสมบูรณ์

แก้ไข

(ตอบกลับความคิดเห็นจาก @supercat)

นี่คือผลลัพธ์บางส่วนจากการจำลองวงจรอย่างเร่งรีบโดยใช้ LTspice แสดงการแกว่งของคลื่นที่อาจเกิดขึ้นในสถานการณ์ที่คล้ายกับที่อธิบายไว้ข้างต้น

การวิเคราะห์ชั่วคราวสร้างแปลงต่อไปนี้:

ถ้าเราซูมเข้าไปในส่วนที่น่าสนใจเรามี:

ในพล็อตที่มีการซูมอย่างมากต่อไปนี้คุณอาจสังเกตเห็นความถี่โดยประมาณของการแกว่ง (ฉันได้ปรับปรุงภาพเพื่อแสดงตำแหน่งที่วางเคอร์เซอร์ LTspice)

อ่าาาาาาอิเล็กทรอนิกส์เป็นผู้หญิงที่สับสนและโหดร้าย

ทำให้สนุกแม้ว่า

สิ่งที่นี่คือความเร็วปฏิกิริยาของส่วนประกอบต่าง ๆ ของปัญหาและ / หรือวิธีแก้ปัญหา

ครั้งแรก: แรงดันไปข้างหน้าของไดโอดและกระแสไปข้างหน้าเชื่อมโยงกัน ยิ่งคุณสามารถจ่ายแรงดันได้มากเท่าไหร่กระแสก็ยิ่งไหลได้ง่ายขึ้นเท่านั้น

ประการที่สอง: ขดลวดที่มีกระแสไหลออกและปิดการตอบสนองอย่างรวดเร็วอย่างไม่น่าเชื่อ หากปัจจุบันสามารถไปที่ใดก็ได้ภายในเศษส่วนของไมโครวินาทีมันสามารถขัดขวางแรงดันไฟฟ้าที่ทนไม่ได้ (100's หากไม่ใช่ 1,000)

ดังนั้นการเพิ่มตัวต้านทานในซีรีย์จึงเป็นเคล็ดลับเล็ก ๆ น้อย ๆ ในการปรับแต่งการตอบสนองเล็กน้อยมันจะช่วยให้แรงดันไฟฟ้าของขดลวดเพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อยก่อนที่ไดโอดจะเริ่มเลี้ยงกระแสไฟฟ้าออกไป แต่แล้วตัวต้านทานยังอยู่ในเส้นทางปัจจุบันขัดขวางความช่วยเหลือของตัวเองดังนั้นมันจึงเป็นทางออกที่ด้อยกว่าจริงๆ

อย่างไรก็ตามซีเนอร์ไดโอดอย่างไรก็ตามพวกมันวิเศษมาก เมื่อคุณถึงแรงดันพังทลายมันก็จริง ... เอ่อ .. พังลง! เส้นโค้งแรงดันกระแสของไดโอดซีเนอร์ที่การสลายนั้นน่าประทับใจมากนี่คือการบีบอัดของเขตการบล็อกเมื่อกระแสมีความสามารถในการไหลถ้าฉันอนุญาตให้ถอดความเล่ม 380 หน้าได้ไม่ดีนัก

ดังนั้นเมื่อคุณไปถึงตัวนำกระแสซีเนอร์กระแสก็จะหายไปได้ในทันทีและอย่างที่ฉันพูดถึงเพราะขดลวดตัวนำกระแสซีเนอร์นั้นเป็นเค้ก

สำหรับแรงดันซีเนอร์ความแตกต่างในแอปพลิเคชันนี้ระหว่าง 3V และ 6V นั้นเด่นชัดกว่าความแตกต่างระหว่าง 6V และ 12V และอื่น ๆ โดยทั่วไปแล้วกฎของ Vz> 2 * VCC นั้นดีพอที่จะรับประกันว่าจะปิดสวิตช์อย่างรวดเร็ว ที่สำคัญกว่านั้นคือซีเนอร์ของคุณสามารถจัดการขัดขวางปัจจุบัน

เหตุผลที่ไม่ได้รับความนิยมเท่ากับไดโอดปกติสำหรับการป้องกันก็คือความสามารถในการจัดการกระแสไฟและการทำลายอุปกรณ์ป้องกันของคุณนั้นเป็นการเอาชนะจุดประสงค์เพียงเล็กน้อย

ตอนนี้ฉันจะออกไปแล้วเพราะฉันยังต้องช็อปปิ้งก่อนที่จะออกไปผจญภัยในเยอรมนี

แก้ไข: PS: 10 ครั้งต่อวินาทีไม่ใช่ข้อกำหนดความเร็วสูง การปิดความเร็วสูงสำหรับรีเลย์อยู่ในลำดับของ mili วินาทีเดียวหรือน้อยกว่า ลืมที่จะทำให้จุดนี้ที่ด้านบนก่อนโพสต์ และสวิตช์ปิดความเร็วสูงจะไม่รบกวนการเปิดสวิตช์ใหม่

ตามลำดับคำถามของคุณ:

1. มันจะสลายตัวเร็วมากเป็นมิลลิวินาที ในความเป็นจริงแรงดันไฟฟ้าไม่ได้เป็นศูนย์ทันทีเพราะมันเป็นวงจร LC ถังส่วนใหญ่ที่มีความจุกระจายขดลวด แต่ยังหลงทางและความจุทรานซิสเตอร์ดังนั้นมันจะ 'แหวน' ที่ความถี่สูง คอยล์มีความต้านทานที่สำคัญดังนั้นค่า Q ต่ำและเสียงกริ่งจะดังขึ้นอย่างรวดเร็ว

2. หากคุณรอนานกว่า 10 มิลลิวินาทีจะไม่ส่งผลต่อการใช้งานครั้งต่อไปในทางปฏิบัติ

3. Vz ที่สูงขึ้นนั้นยากต่อทรานซิสเตอร์ แต่การปิดเครื่องเร็วขึ้น การเปิดเครื่องไม่ได้รับผลกระทบอย่างน่าเชื่อถือ (มีเทคนิคอื่น ๆ สำหรับการปรับปรุงความเร็วในการเปิดเครื่อง) หากคุณไปที่ Vz ต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่เป็นไปได้ (กรณีที่เลวร้ายที่สุด) บวกกับการลดลงของไดโอดไดโอดซีเนอร์จะดำเนินการเมื่อขดลวดอยู่ที่ 'เปิด' ซึ่งอาจทำลายซีเนอร์และทรานซิสเตอร์ วงจรทางด้านขวาไม่มีปัญหานั้น (แต่แรงดันไฟฟ้าเกินอย่างต่อเนื่องอาจทำให้ไดโอดซีเนอร์ร้อนเกินไป)