Что такое фиксированная индуктивная нагрузка?

У вас есть фиксированная индуктивная нагрузка, и то, что известно как индуктивное обратное напряжение, является тем, что ограничивается.

Рассмотрим ток в катушке индуктивности при включенном транзисторе в некоторый момент времени.$t_0$с течением$I_0$.

Теперь выключите транзистор, помня, что это не будет мгновенно. ток пойдет от$I_0$к нулю через какое-то время$t_x$.

При уменьшении тока мы имеем изменение тока$-\frac {\delta I} {\delta t}$(что действительно более точно в данном случае при линейной скорости изменения тока).

Объединяя наш ток со стандартным уравнением для индуктивного толчка, напряжение на этом индукторе, следовательно, равно$(-)(-)\ L\frac {\delta I} {\delta t}$; это важный момент - напряжение на коллекторе транзистора (если его не зажать) может достигать огромных потенциалов.

Если я возьму ток нагрузки скромных 50 мА и время переключения 20 нс (совсем не редкость) с индуктивностью 20 мкГн, тогда напряжение коллектора поднимется до 62 В, учитывая индуктивный скачок плюс питание 12 В (и, вероятно , больше, так как истинная мгновенная скорость изменения вполне может быть выше в какой-то момент во время текущего затухания).

Это разрушит часть 40 В; диод зажимает коллектор не более чем при Vcc + падение на диоде (около 12,7 В) и образует петлю с циркулирующим током для тока затухания, когда ключ выключен.

Может быть информативно увидеть тестовую схему для незажатой индуктивной нагрузки (часто указывается для МОП-транзисторов):

Здесь запирающее действие достигается за счет внутреннего лавинного диода, встроенного в полевой МОП-транзистор.

Давайте представим вашу примерную схему, за исключением того, что катушка индуктивности заменена резистором. Это очень простая схема: когда транзистор открыт, ток через него равен V = IR. Когда транзистор закрыт, ток не течет.

Теперь добавим катушку индуктивности обратно. Катушке индуктивности не нравится, когда ток, протекающий через нее, изменяется: сколько бы ампер он ни был (0, 1 или 42), катушка индуктивности хочет, чтобы она оставалась такой же (из-за накопления энергии в виде магнитное поле: вы должны «зарядить» магнитное поле, чтобы увеличить ток, или «разрядить», чтобы уменьшить ток). Он не соответствует V = IR.

Таким образом, в примере схемы, когда транзистор включен, потребуется некоторое время, чтобы ток увеличился до своего полного значения. В большинстве случаев вам все равно. Проблема возникает, когда вы выключаете транзистор: катушка индуктивности не хочет, чтобы ток останавливался, и продолжает пропускать через себя заряд на транзисторе. Энергия, запасенная в магнитном поле в индукторе, должна куда-то деваться. Это вызывает ОГРОМНЫЙ скачок напряжения между катушкой индуктивности и транзистором, который, вероятно, превысит номинальное напряжение транзистора и повредит его.

Это то, что ограничивающий диод должен предотвратить: он не позволит этому узлу между катушкой индуктивности и транзистором подняться выше напряжения источника питания и повредить ваш транзистор.

Транзистор T1заставляет ток течь от источника +12 В постоянного тока и через катушку индуктивности. Ток в конечном итоге выровняется в какой-то момент из-за сопротивления индуктора постоянному току.

Если ток в базе T1уменьшается, T1останавливается ток и в индукторе. В этот момент магнитное поле разрушается, что может привести к «реверсивному» напряжению на катушке. То есть ток будет пытаться течь в противоположном направлении. Диод D1становится смещенным в прямом направлении и выглядит как цепь с очень низким импедансом для тока в катушке индуктивности. Таким образом, D1«зажимает» индуктор.