Question:
Utilisation d'une grande résistance au lieu d'une diode flyback
user16307
2016-07-07 00:32:36 UTC
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Dans une conférence vidéo, un professeur explique comment éviter un arc électrique provoqué par l'opération de commutation dans un circuit RL.Voici la section (vers 18h26) où il l'explique: https://youtu.be/FYDLG_A2P1I?t=1106

Je sais qu'une diode flyback estutilisé à cette fin: enter image description here

... mais dans son exemple, il utilise une très grande résistance pour créer un chemin pour le courant inverse.

Mes questions sont:

  1. Si une très grande résistance est utilisée, ne serait-ce pas un problème si une commutation continue est très rapide par rapport à la constante de temps LR?

  2. Si une diode est utilisée, l'inductance brûlerait-elle si le courant de force contre-électromotrice est trop élevé?Dans presque tous les exemples, ils utilisent simplement une diode sans mentionner aucune possibilité à ce sujet.

Ne vous attendez pas à ce que les gens regardent la vidéo.Incluez toutes les informations requises dans la question.
Une "caractéristique" de l'utilisation de la résistance est qu'elle dissipe l'énergie plus rapidement que la diode.Perte de diode initialement = Vf_diode x Iinitial alors que Resistor = I ^ 2_initial x R. Pour plus de 1 Volt environ, le taux de dissipation d'énergie de la résistance commence plus haut et au-dessus de quelques volts, il est globalement plus élevé ou beaucoup plus élevé.Dans certains cas, cela est important - par exemple, les temps de relâchement relatifs sont "frappés" par une diode et peuvent être prolongés de manière défavorable.Un compromis est une résistance en série avec une diode donc la dissipation est plus élevée / plus rapide, Vmax peut être conçu et le courant de retour est bloqué à l'état passant.
@Russell McMahon: une autre méthode pour accélérer le taux de dissipation d'énergie en augmentant la tension consiste à mettre une diode Z en série et dans le sens opposé à la diode normale.La tension de la diode Z peut être choisie pour être juste en dessous de la tension maximale tolérable aux bornes du L.
Cinq réponses:
WhatRoughBeast
2016-07-07 00:58:21 UTC
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Vous devez être conscient que le professeur de la vidéo saute certaines choses. Notez qu'à environ 22 minutes, il écrit l'équation du courant à travers la résistance $$ i = I_0 e ^ {\ frac {R} {L} t} $$ mais ne parvient pas à évaluer $$ I_0 = iR $$ In en d'autres termes, pour sa résistance de 10 000 ohms proposée, un courant de 1 ampère fournira une pointe de tension de 10 kV.

Utiliser une résistance au lieu d'une diode est l'un de ces compromis amusants. Une diode limitera la tension de commutation à seulement un peu au-dessus de la tension source. Ceci est extrêmement utile lorsque le commutateur est un périphérique à semi-conducteurs tel qu'un MOSFET qui ne peut absolument pas gérer les pics de kV. D'autre part, la limite de tension restreint dI / dt, il faut donc beaucoup de temps à la diode pour purger le courant. Une résistance autorisera des tensions d'impulsion beaucoup plus élevées, mais elles seront généralement beaucoup plus courtes. Donc:

1-) Si une très grande résistance est utilisée, ne serait-ce pas un problème si une commutation continue est très rapide par rapport à la constante de temps LR?

Ouais. Vous ne le faites pas avec des régulateurs de commutation. Le professeur faisait référence à des taux de commutation très bas, tels que l'application et la suppression de l'alimentation d'un circuit. Très vieille école.

2-) Si une diode est utilisée, l'inductance brûlerait-elle si le courant de force contre-électromotrice est trop élevé? Dans presque tous les exemples, ils utilisent simplement une diode sans mentionner aucune possibilité à ce sujet.

Non. Le "courant contre-emf" est simplement la valeur du courant qui existait lorsque l'interrupteur a été ouvert. La diode doit cependant être dimensionnée de manière adéquate - elle doit être capable de transporter le courant que l'inducteur transportait.

Russell McMahon
2016-07-07 03:43:39 UTC
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Ceci est un ajout à ce que d'autres ont dit - pas une réponse complète en soi:

Une "caractéristique" de l'utilisation de la résistance est qu'elle peut dissiper l'énergie stockée plus rapidement que la diode.

Perte de diode initialement = Vf_diode x Iinitial alors que
Perte initiale de résistance = I ^ 2_initial x R.
Pour une chute de plus de 1 Volt environ, le taux de dissipation d'énergie de la résistance commence à un niveau supérieur et supérieur à quelques volts c'est globalement plus ou beaucoup plus élevé.

Dans certains cas, cela a de l'importance - par exemple, les temps de relâchement des relais sont «frappés» par une diode et peuvent être prolongés de manière défavorable. Un compromis est une résistance en série avec une diode, donc la dissipation est plus élevée / plus rapide, Vmax peut être conçu et le courant de retour est bloqué à l'état passant.

>

Je pensais utiliser la résistance au lieu de la diode apporterait une décroissance exponentielle plus longue, donc ce serait un problème si la vitesse de commutation est beaucoup plus élevée que la constante de temps LR. Ne pensez-vous pas qu'un grand R augmenterait la constante de temps?

Non. Ce n'est pas une situation «normale».

Dans un inducteur, à la désactivation, I_existing VA continuer à circuler.

S'il n'y a AUCUN chemin de série, l'énergie 1 / 2Li ^ 2 sera convertie en 1 / 2CV ^ 2
où C est la capacité disponible - ajoutée ou parasite.
Si seulement la capacité parasite est présente, elle est souvent petite.
Pour un petit CV doit être très grand - vous pouvez obtenir des kiloVolts de pointe de le pire des cas d'alimentation basse tension.

La constante de temps pour une combinaison LR est tc = (L / R).
c'est-à-dire que lorsque R monte, tc descend.
C'est parce que Iexistant DOIT s'écouler donc
V = Iexisting x R.
Pour un grand R, vous obtenez un grand V et une puissance plus grande que
V ^ 2 / R ou I ^ 2R.

c'est-à-dire que augmenter la valeur d'une résistance de shunt
dissipera plus de puissance par période de temps
(et plus de puissance de crête)
et prend moins de temps pour que Vspike se désintègre
mais la tension augmente avec R
et taux de dissipation d'énergie avec R au carré.

Je pensais que l'utilisation de la résistance au lieu de la diode entraînerait une décroissance exponentielle plus longue, donc ce serait un problème si la vitesse de commutation est beaucoup plus élevée que la constante de temps LR.Ne pensez-vous pas qu'un grand R augmenterait la constante de temps?
@user16307 Non. Ce n'est pas une situation "normale".À la désactivation, I_existing ** WILL ** continuera à couler bien que toutes les forces de la nature s'y opposent.S'il n'y a AUCUN chemin en série, l'énergie 1 / 2Li ^ 2 sera convertie en 1 / 2CV ^ 2 où C est la capacité disponible - ajoutée ou parasite.Si seule une capacité parasite est présente et petite, alors V doit être très grand - vous pouvez obtenir des kiloVolts de pointe à partir d'une alimentation basse tension dans le pire des cas.** SI ** vous utilisez une résistance la constante de temps = (L / R).Lorsque R monte, tc descend.C'est parce que Iexisting DOIT s'écouler donc V = Iexisting x R. Pour un grand R, vous obtenez un grand V et une puissance V ^ 2 / R ou I ^ 2R.
Très bien, je comprends merci.Mais une dernière question.Pouvons-nous dire d'après ce que vous dites, en utilisant un grand R, nous pouvons obtenir de très petites constantes de temps;par conséquent, nous pouvons également l'utiliser dans des applications de commutation telles que le contrôle de la vitesse du moteur pwm au lieu des diodes flyback?Pourquoi la diode est-elle préférée en général alors?Peut-être que je répète ma question, mais je ne pouvais tout simplement pas comprendre ce point.
Les pilotes @user16307 sont souvent / presque généralement évalués pour des tensions qui ne dépassent pas énormément le maximum de fonctionnement.Le pic maximal qu'ils toléreront est V_driver_max donc Vspike au-dessus de l'alimentation Vdd est (Vdrivermax-Vdd).Par exemple, une alimentation 12V avec 1 driver 20V max (FET ou IC) permet un pic 20-12 = 8V max.Si le temps de dissipation d'énergie n'est pas crucial, une diode ne donne qu'un pic de 1 à 2 V max, vous pouvez obtenir de grandes diodes de courant de crête dans des boîtiers à 2 conducteurs refroidis par air et leur prix est avantageux par rapport aux autres composants du système.Une résistance peut permettre, par exemple, une pointe de 6V dans le cas ci-dessus = 3 x diode....
... Le rapport maximum pic / moy peut ne pas être aussi bon et la taille est généralement plus grande que la diode équivalente.Donc, une résistance peut être une meilleure solution dans les cas critiques, mais les diodes fonctionnent bien, minimiser les pics de tension sont bien compris, ....|Si vous avez beaucoup de marge de tension et que vous souhaitez minimiser le temps de dissipation, une résistance le permet mais DOIT être conçue.
JonRB
2016-07-07 01:01:25 UTC
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V = IR.C'est quelque chose que vous ne pouvez pas contourner.

Avec l'interrupteur fermé de telle sorte que l'inducteur se charge ou s'est chargé, une résistance parallèle fournira également un chemin de «fuite».Si le R est assez grand, cela peut ne pas être un problème.

Mais lorsque vous ouvrez l'interrupteur, l'inducteur va vouloir maintenir le courant et maintenant le chemin passe par la résistance: V = IR etainsi la tension aux bornes de l'inductance augmentera pour satisfaire cela.

Vous pourriez être en mesure de tolérer cela dans ce cas ... Bien sûr et c'est un équilibre entre les pertes dues au chemin de fuite et la tension résultante àmaintenir le flux actuel.

Ou vous pouvez simplement utiliser une diode

Notez qu'une fois que le courant de l'inducteur s'est stabilisé, la tension à travers celui-ci est nulle, tout comme le courant traversant la résistance parallèle.Dans ces conditions, toute la tension est chutée à travers la résistance série.Ce n'est qu'après l'ouverture de l'interrupteur que le courant circule à nouveau à travers la résistance parallèle.
ThreePhaseEel
2016-07-07 03:54:24 UTC
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En général, l'utilisation d'une résistance seule pour la suppression du flyback est désapprouvée en raison du conflit entre rendre la résistance grande (pour éviter une dissipation excessive en régime permanent lorsque la bobine est excitée) et rendre la résistance petite (pour limiterla tension contre-EMF d'une manière significative par opposition à l'inutilité de la résistance de 10 kOhm donnée dans la question).Un réseau d'amortisseur sans diode plus pratique utilise un condensateur en série avec la résistance - cela permet d'utiliser une petite résistance (par exemple de l'ordre de 30-100 ohms au lieu de 10k ohms) sans dissiper aucune puissance dans la résistancedans des conditions d'équilibre.

Peter R.
2018-02-26 01:49:50 UTC
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Ce professeur parle de son a ... Aucun courant à travers la résistance lorsque l'interrupteur est fermé, et la résistance prendra le courant lorsqu'elle est ouverte.

Eh bien, la première déclaration est tout simplement stupide, et la seconde est correcte - mais il omet de mentionner la taille de la tension aux bornes de cette résistance.Disons que le courant à travers la bobine est de 100 mA, la résistance est de 1 kOhm - alors la tension aux bornes de la résistance culminera à 100 V lorsque l'interrupteur est ouvert, ce qui signifie encore une fois que la résistance doit dissiper 10 W.composant comparé à une diode.

Vous voudrez peut-être utiliser une résistance de purge en série avec une diode flyback, mais uniquement pour accélérer la dissipation de l'énergie stockée dans la bobine, c'est-à-dire.pour rendre un relais plus rapide.Mais c'est une autre histoire.

La constante de temps L / R sera très faible si R est énorme.Alors peut-être que la résistance peut gérer cette puissance pendant une très courte période de temps, c'est-à-dire transitoire.La chaleur est de toute façon liée au temps.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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