인덕터 정류 회로

다이오드는 유도성 "반동"을 완화하기 위해 널리 사용됩니다. 즉, 인덕터를 통한 직류가 차단될 때 생성되는 고전압 펄스입니다.

보호 기능이 없는 유도 반동

예를 들어, 유도 반동에 대한 보호 기능이 없는 아래 그림의 간단한 회로를 살펴보십시오.

유도 반동:(a) 스위치를 엽니다. (b) 스위치가 닫히면 배터리에서 극성이 일치하는 코일을 통해 전류가 흐릅니다. 자기장은 에너지를 저장합니다. (c) 스위치 열림, 붕괴 자기장으로 인해 전류가 여전히 코일에 흐릅니다. 코일의 극성 변화에 유의하십시오. (d) 코일 전압 대 시간.

푸시 버튼 스위치가 작동되면 전류가 인덕터를 통과하여 주변에 자기장을 생성합니다. 스위치가 비활성화되면 접점이 열리고 인덕터를 통한 전류가 차단되고 자기장이 빠르게 붕괴됩니다. 와이어 코일에 유도된 전압은 변화율에 정비례하기 때문입니다. 자속의 시간이 지남에 따라(패러데이의 법칙:e =NdΦ/dt), 코일 주변의 이 급격한 자기 붕괴는 고전압 "스파이크"를 생성합니다.

문제의 인덕터가 솔레노이드 또는 릴레이와 같은 전자석 코일인 경우(활성화될 때 자기장을 통해 물리적인 힘을 생성할 목적으로 구성됨) 유도 "반동" 효과는 전혀 유용한 목적을 제공하지 않습니다. 실제로 접점에 과도한 아크를 발생시켜 수명을 크게 단축시키기 때문에 스위치에 상당히 해롭습니다.

보호 기능이 있는 유도 반동

스위치가 열릴 때 생성되는 고전압 과도 현상을 완화하기 위한 실용적인 방법 중 소위 정류 다이오드만큼 간단한 방법은 없습니다. 아래 그림에서.

보호 기능이 있는 유도 반동:(a) 스위치를 엽니다. (b) 스위치를 닫고 자기장에 에너지를 저장합니다. (c) 스위치 개방, 유도 반동은 다이오드에 의해 단락됩니다.

이 회로에서 다이오드는 코일과 병렬로 배치되어 스위치를 통해 코일에 DC 전압이 인가될 때 역 바이어스됩니다. 따라서 코일에 전원이 공급되면 다이오드는 위의 그림(b)에서 전류를 전도하지 않습니다.

그러나 스위치가 열리면 코일의 인덕턴스가 전류 감소에 반응하여 역극성의 전압을 유도하여 전류를 동일한 크기와 방향으로 유지합니다. 코일에 걸친 전압 극성의 갑작스러운 반전은 다이오드를 순방향 바이어스하고 다이오드는 인덕터 전류에 대한 전류 경로를 제공하여 저장된 에너지가 위의 그림(c)에서 갑자기가 아니라 천천히 소산되도록 합니다.

결과적으로 붕괴 자기장에 의해 코일에 유도된 전압은 상당히 낮습니다. 이전과 같은 수백 볼트가 아니라 다이오드의 순방향 전압 강하일 뿐입니다. 따라서 스위치 접점은 이 방전 시간 동안 배터리 전압에 약 0.7V(다이오드가 실리콘인 경우)를 더한 전압 강하를 경험합니다.

정류 다이오드

전자 용어로 정류 전압 극성 또는 전류 방향의 반전을 나타냅니다. 따라서 정류 다이오드의 목적은 예를 들어, 전류가 차단될 때 인덕터 코일에서 전압이 극성을 바꿀 때마다 작동합니다. 정류 다이오드에 대한 덜 공식적인 용어는 스너버입니다. , 유도 반동을 "스너브(snubs)" 또는 "억제(squelches)"하기 때문입니다.

정류 다이오드의 단점

이 방법의 주목할만한 단점은 코일 방전에 추가 시간을 가한다는 것입니다. 유도 전압은 매우 낮은 값으로 고정되기 때문에 시간 경과에 따른 자속 변화 속도는 비교적 느립니다. 패러데이의 법칙은 자속 변화율(dΦ/dt)이 유도된 순간 전압(e 또는 v ). 순시 전압이 낮은 수치로 제한되면 시간 경과에 따른 자속의 변화율도 마찬가지로 낮은(느린) 수치로 제한됩니다.

전자석 코일이 정류 다이오드로 "스너빙(snubbed)"되면 자기장은 스위치를 놓는 즉시 거의 즉시 사라지는 원래 시나리오(다이오드 없음)에 비해 상대적으로 느린 속도로 소산됩니다. 문제의 시간은 1초 미만일 가능성이 높지만 정류 다이오드가 없는 경우보다 측정 가능하게 느릴 것입니다. 코일이 전자기계식 계전기를 작동시키는 데 사용되는 경우 이것은 참을 수 없는 결과일 수 있습니다. 계전기는 코일의 전원이 차단될 때 자연적인 "시간 지연"을 갖고 1초 미만의 원치 않는 지연이 일부 장치에서 혼란을 일으킬 수 있기 때문입니다. 회로.

정류 다이오드를 사용한 이상적인 작동

불행히도 유도 반동의 고전압 과도 현상을 제거할 수는 없습니다. 및 코일의 빠른 자기 소거 유지:패러데이의 법칙은 위반되지 않습니다. 그러나 느린 자기 소거를 허용할 수 없는 경우 코일의 전압을 약간 더 높은 수준으로 상승시켜 과도 전압과 시간 사이에 절충안이 생길 수 있습니다(그러나 정류 다이오드가 없는 경우만큼 높지는 않음). 아래 그림의 회로도는 이 작업을 수행하는 방법을 보여줍니다.

(a) 직렬 저항이 있는 정류 다이오드. (b) 전압 파형. (c) 다이오드가 없는 레벨. (d) 다이오드가 있는 레벨, 저항기 없음. (e) 다이오드 및 저항과의 절충 레벨.

정류 다이오드와 직렬로 배치된 저항을 사용하면 코일의 유도 전압이 다이오드의 순방향 전압 강하보다 큰 수준으로 상승하여 자기 소거 과정이 빨라집니다. 물론 이것은 스위치 접점에 더 큰 스트레스를 주므로 저항은 허용 가능한 최대 수준에서 과도 전압을 제한할 수 있는 크기여야 합니다.

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