Как ограничить индуктивные выбросы или для чего параллельно реле подключается диод.
В схемах где обмотка реле, управляется транзистором, всегда параллельно обмотке включается диод.
Давайте разберёмся какую роль выполняет диод. Ниже изображена схема, на которой видно, что если подать на затвор полевого транзистора определённое напряжение, то транзистор становится эквивалентен проводу, то есть его сопротивление стремится к нулю.
Давайте соберём схему, изображённую ниже, и посмотрим как выходной сигнал зависит от входного.
Во всех осциллограммах в статье первый канал — управляющее напряжение, на затворе транзистора, второй канал — напряжение на стоке полевого транзистора.
На осциллограмме видно, что форма выходного полностью повторяет форму входного сигнала. Давайте заменим резистор индуктивностью и посмотрим как изменится выходной сигнал. В качестве индуктивности у меня выступает моторчик для сверления плат.
На осциллограмме видны "иголочки", те самые индуктивные выбросы, амплитуда которых достигает нескольких сотен вольт, при этом на моторчик подаётся 5 V. Также стоит отметить, что выбросы появляются на задних фронтах импульсов, то есть в момент закрытия транзистора. Причина возникновения выбросов следующая, при протекании тока через индуктивность, неважно моторчик или обмотка реле, в ней накапливается энергия магнитного поля. Когда транзистор начинает закрываться, а следовательно, ток через катушку уменьшается, катушка стремится поддержать протекающий через неё ток том же уровне. Препятствовать уменьшению тока, она может только за счёт накопленной энергии магнитного поля. Таким образом, вся энергия магнитного поля преобразуется в электрическую, что и является причиной того, что мы называем индуктивным выбросом. Транзистор был взят с большим запасом по напряжению, максимальное напряжение между стоком и истоком 200 V, но всё равно удивительно как он не сгорел.
Давайте теперь подключим параллельно моторчику выпрямительный диод 1n4007, он обладает достаточным запасом по напряжению, и посмотрим, что изменится.
Надо отметить, что диод включается противоположно направлению тока через катушку, иначе если включить его по направлению тока, когда транзистор откроется ток через него ничего не будет ограничивать и диод сгорит. Вообще, есть одно хорошее правило, которое следует запомнить, всегда с полупроводниковым элементом последовательно включать резистор иначе он просто сгорит, или срок его службы значительно уменьшится.
На осциллограмме видно, что амплитуда выброса уменьшилась примерно в 7 раз, но выбросы всё равно остались. Становится понятно, что выпрямительные диоды не подходят для этих целей и правильнее будет воспользоваться импульсным диодом, в закромах быстро нашёлся FR157.
Параметр на который надо обратить при выборе импульсного диода называется максимальное время восстановления обратного сопротивления и для FR157 он равен 500nS, а выбросы появляются один раз в 1mS, поэтому к появлению очередного выброса диод восстановится и будет готов принять его.
На осциллограмме видно, что выбросы исчезли и моторчик начал вращаться. До подключения диода он не вращался и издавал звук, который изменялся в зависимости от частоты генератора. От 1 до 15 Khz, звук, который издавал моторчик был слышим, что почти соответствует звуковому диапазону частот.
Теперь мы знаем для чего параллельно управляющей обмотке реле подключается диод и как ограничить индуктивные выбросы.
Давайте разберёмся какую роль выполняет диод. Ниже изображена схема, на которой видно, что если подать на затвор полевого транзистора определённое напряжение, то транзистор становится эквивалентен проводу, то есть его сопротивление стремится к нулю.
Давайте соберём схему, изображённую ниже, и посмотрим как выходной сигнал зависит от входного.
Во всех осциллограммах в статье первый канал — управляющее напряжение, на затворе транзистора, второй канал — напряжение на стоке полевого транзистора.
На осциллограмме видно, что форма выходного полностью повторяет форму входного сигнала. Давайте заменим резистор индуктивностью и посмотрим как изменится выходной сигнал. В качестве индуктивности у меня выступает моторчик для сверления плат.
На осциллограмме видны "иголочки", те самые индуктивные выбросы, амплитуда которых достигает нескольких сотен вольт, при этом на моторчик подаётся 5 V. Также стоит отметить, что выбросы появляются на задних фронтах импульсов, то есть в момент закрытия транзистора. Причина возникновения выбросов следующая, при протекании тока через индуктивность, неважно моторчик или обмотка реле, в ней накапливается энергия магнитного поля. Когда транзистор начинает закрываться, а следовательно, ток через катушку уменьшается, катушка стремится поддержать протекающий через неё ток том же уровне. Препятствовать уменьшению тока, она может только за счёт накопленной энергии магнитного поля. Таким образом, вся энергия магнитного поля преобразуется в электрическую, что и является причиной того, что мы называем индуктивным выбросом. Транзистор был взят с большим запасом по напряжению, максимальное напряжение между стоком и истоком 200 V, но всё равно удивительно как он не сгорел.
Давайте теперь подключим параллельно моторчику выпрямительный диод 1n4007, он обладает достаточным запасом по напряжению, и посмотрим, что изменится.
Надо отметить, что диод включается противоположно направлению тока через катушку, иначе если включить его по направлению тока, когда транзистор откроется ток через него ничего не будет ограничивать и диод сгорит. Вообще, есть одно хорошее правило, которое следует запомнить, всегда с полупроводниковым элементом последовательно включать резистор иначе он просто сгорит, или срок его службы значительно уменьшится.
На осциллограмме видно, что амплитуда выброса уменьшилась примерно в 7 раз, но выбросы всё равно остались. Становится понятно, что выпрямительные диоды не подходят для этих целей и правильнее будет воспользоваться импульсным диодом, в закромах быстро нашёлся FR157.
Параметр на который надо обратить при выборе импульсного диода называется максимальное время восстановления обратного сопротивления и для FR157 он равен 500nS, а выбросы появляются один раз в 1mS, поэтому к появлению очередного выброса диод восстановится и будет готов принять его.
На осциллограмме видно, что выбросы исчезли и моторчик начал вращаться. До подключения диода он не вращался и издавал звук, который изменялся в зависимости от частоты генератора. От 1 до 15 Khz, звук, который издавал моторчик был слышим, что почти соответствует звуковому диапазону частот.
Теперь мы знаем для чего параллельно управляющей обмотке реле подключается диод и как ограничить индуктивные выбросы.
Похожие статьи
