อะไรคือสิ่งที่ทำให้แรงดันกลับมาไม่ถึงแรงดันไฟฟ้าไม่สิ้นสุด

เรารู้ว่าแรงดันไฟฟ้าเหนือตัวเหนี่ยวนำถูกกำหนดโดยสูตร:

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

ดังนั้นในกรณีที่กระแสไฟฟ้าถูกขัดจังหวะโดยฉับพลัน (เช่นเมื่อมีการสัมผัสทางกล) แรงดันไฟฟ้าเกิดขึ้นในชีวิตจริง

อย่างไรก็ตามนี่ไม่ใช่กรณีเสมอไป: เราไม่เห็นส่วนโค้งเกิดขึ้นในการโหลดแบบเหนี่ยวนำขนาดเล็ก (โดยโหลดอุปนัยเล็ก ๆ ฉันหมายถึงมอเตอร์รถของเล่นเป็นต้น) อย่างไรก็ตามสูตรบอกว่าระยะควรเข้าใกล้อนันต์เมื่อรายชื่อกลจะเปิดจึงLระยะ (ซึ่งควรจะมีขนาดเล็กในการโหลดอุปนัยเล็ก) ไม่ควรมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญ ง่ายๆเราควรเห็นประกายไฟทุกครั้งที่เราเปิดโหลดอุปนัยใด ๆ โดยไม่ขึ้นกับการเหนี่ยวนำ$\frac{di}{dt}$$L$

อะไรคือปัจจัยเชิงปฏิบัติที่หยุดยั้งแรงดันไฟฟ้าจากการเข้าถึงอนันต์? กระแสปัจจุบันลดลงช้าลงจริง ๆ หรืออาจเป็นสูตรที่ไม่เพียงพอสำหรับ "ความไม่ต่อเนื่อง" หรือไม่?

ตัวเหนี่ยวนำที่แท้จริงมีลักษณะเช่นนี้ (แสดงด้านล่างเป็นตัวเหนี่ยวนำที่มี 4 ขดลวด) มีจำนวนเล็กน้อย (โดยปกติจะอยู่ในช่วง pF-fF) ของความจุระหว่างแต่ละขดลวด ลวดแต่ละชิ้นก็มีความต้านทานบ้าง

เนื่องจากแต่ละขดลวดในตัวเหนี่ยวนำมีความต้านทาน (หรือแต่ละส่วนของลวดถ้าคุณพิจารณาหนึ่งขดลวด) สิ่งนี้จะขัดขวางกระแสและลดแรงดันไฟฟ้า ความจุจำนวนเล็กน้อยจะเก็บแรงดันไว้บางส่วนและป้องกันการเปลี่ยนแปลงแรงดันทันที

สิ่งเหล่านี้ดูดซับพลังงานที่ป้องกัน Electro Motive Force (EMF) ที่ถูกเก็บไว้รอบตัวเหนี่ยวนำจากการสร้างแรงดันไฟฟ้าไม่สิ้นสุด ตัวเหนี่ยวนำสามารถทำให้เป็นจริงได้ง่ายเช่นวงจรหนึ่งไปทางซ้ายด้านล่าง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

ขดลวดตัวนำยิ่งยวดจะสามารถสร้างแรงดันไฟฟ้ามากใหญ่กว่าเพราะของการสูญเสียที่ต่ำกว่ามากเนื่องจาก parasitics

ระบบจัดเก็บพลังงานใด ๆ (ตัวเหนี่ยวนำ) มีขนาดไม่เป็นศูนย์

สิ่งที่มีขนาดไม่เป็นศูนย์จะมีสนามไฟฟ้าหรือความจุที่ไม่เป็นศูนย์ อุปกรณ์แยกมักจะเป็นแหล่งใหญ่ของความจุกาฝาก ระบบ Flyback ใช้ไดโอดเพื่อถ่ายโอนพลังงานไปยังตัวเก็บประจุโหลด

ที่การเดินทางของแรงดันไฟฟ้าสูงสุดพลังงานเหนี่ยวนำทั้งหมดได้ (1) ถูกกระจายออกไปเมื่อความร้อน (2) แผ่ออกมาเป็นสนาม EM (3) ถูกเก็บไว้ในสนามไฟฟ้าของความตั้งใจและความสามารถในกาฝาก

ความต้านทานแบบอนุกรมมีความสำคัญอย่างมากกับแรงดันไฟฟ้า "คิกแบ็ค" เนื่องจากความจุอนุกรมของ "สวิตช์" เมื่อเปิด เป็นวงจรเรโซแนนต์คลาสสิกซีรีย์ RLC ซึ่งมีคุณสมบัติของอัตราขยายของแรงดันไฟฟ้าโดยอัตราส่วนความต้านทานของ

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

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

เมื่อ de-energizing วงจรที่มีสวิตช์สัมผัสเมื่อ t ไปที่ 0, V / L = dI / dt, V จะไม่ไปไม่มีที่สิ้นสุดเนื่องจากความสามารถของกาฝาก

ตัวอย่าง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

เช่นพิจารณาวงจรชุดVdc = 1V, L = 1uH, R = 1 โอห์ม Idc = 1A สวิทช์แรงดันสินบนคืออะไรเมื่อเปิดเพียงถ้าCsw = 1PF ?

1V, 100V , 1kV , 1e6 V หรือไม่สิ้นสุด?

ตอนนี้ให้พิจารณาเหมือนกันสำหรับสวิตช์ FET ที่มีความจุเอาต์พุต 1nF พร้อม RdsOn << 1% ของ R = 1 dV คืออะไร

ป.ล. ถ้าคุณได้เรียนรู้บางสิ่งแล้วแสดงความคิดเห็นคำตอบของคุณ

คำตอบที่ใช้งานง่ายคือสวิตช์จะเปลี่ยนจากตัวนำไปยังตัวเก็บประจุขนาดเล็กที่หลงทางซึ่ง จำกัด อัตราการฆ่าของแรงดันไฟฟ้าและตัวเหนี่ยวนำจะ จำกัด อัตราการฆ่าของกระแสไฟฟ้าและที่ความถี่เรโซแนนซ์ สัดส่วนกับ R ดังนั้นซีรี่ส์ที่ใหญ่กว่า R จะลดแรงดันไฟฟ้าลง

$V_p= I_{dc} \sqrt{\dfrac{L}{C}}$

อื่น ๆ

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

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

ลองพิจารณาตัวอย่างง่ายๆของ 100 uH และ 1 amp flow เมื่อรายชื่อติดต่อในซีรีย์ที่มีตัวเหนี่ยวนำเปิดขึ้นอาจมีความจุกาฝาก 5 pF เหลืออยู่ในตัวเหนี่ยวนำและ 1 แอมป์นั้นจะสร้างแรงดันไฟฟ้าแรงสูงเมื่อกลับมา แต่เท่าไหร่?

ดังนั้นอาจเกิดขึ้น (ไม่มีจุดประสงค์เพื่อการเล่นสำนวน) แรงดันไฟฟ้าในตัวเก็บประจุ 5 pF สามารถเพิ่มขึ้นในอัตรา 200 kV / ไมโครวินาที เมื่อพิจารณาว่าแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นของมันนั้นอาจไม่สามารถเปรียบเทียบได้ภายในไม่กี่วินาทีไมโครวินาทีแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่น่าจะพัฒนาได้ อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ลดลงเนื่องจากการขาดพลังงานที่เก็บไว้ในตัวเหนี่ยวนำ: -

หรือ 5 ไมโครจูล พลังงานทั้งหมดนี้จะถ่ายโอนไปยังตัวเก็บประจุเป็น cyclically และเราสามารถกำหนดสูตรพลังงานของตัวเก็บประจุเป็น 5 uJ เพื่อให้เราได้แรงดันไฟฟ้าสูงสุด: -

สิ่งนี้สร้างแรงดันตัวเก็บประจุสูงสุดที่ 1414 โวลต์