Ile czasu zajmuje przejście z włączania na wyłączanie?

Równanie napięcia na cewce indukcyjnej wynosi v = L di / dt. Kiedy przełącznik zmienia obwód z zamkniętego na otwarty, zmienia prąd bardzo szybko. Moje pytanie brzmi: skąd można dokładnie wiedzieć, ile czasu to zajmuje, ponieważ potrzebujesz dokładnej odpowiedzi, aby obliczyć napięcie, które będzie indukowane.

To jest bardzo dobre pytanie.

Kiedy przełącznik zmienia obwód z zamkniętego na otwarty, bardzo szybko odcina prąd.

Nie dokładnie. Po otwarciu przełącznika wzrasta napięcie na przełączniku. Napięcie to zmniejsza prąd cewki indukcyjnej zgodnie z di / dt = V / L.

W zależności od przełącznika i jego reakcji na rosnące napięcie na nim, do pewnego stopnia energia zgromadzona w cewce określa sposób otwarcia przełącznika.

Każdy prawdziwy przełącznik będzie miał zbłąkaną pojemność na stykach. W niektórych przełącznikach (punktach wyłącznika zapłonu samochodu) pojemność zostanie zwiększona przez fizyczny kondensator umieszczony na stykach. Tranzystory polowe i tranzystory będą miały pojemności między elektrodami w zakresie od 10 do 1000 pF, w zależności od wielkości urządzenia.

Prąd cewki indukcyjnej, który nadal płynie, ładuje tę pojemność. Przełącznik otwarcia podlega zatem gwałtownemu wzrostowi, choć nie natychmiastowemu, napięciu.

Jeśli energia pierwotnie w cewce może być przechowywana w pojemności przełącznika przy napięciu na tyle niskim, że przełącznik się nie załamie, wówczas przełącznik się nie przełamie. To właśnie robi duży kondensator w układzie wyłącznika zapłonu samochodu. Przerwa między stykami otwiera się wystarczająco szybko, a napięcie rośnie na tyle wolno, że styki „wyprzedzają” rosnące napięcie.

Jeśli napięcie przełącznika wzrośnie powyżej pewnego napięcia przebicia, wówczas się rozpadnie. W przypadku fizycznych przełączników powoduje to łuk między zaciskami. Łuk ten może topić i przesuwać metal, więc często jest bardzo destrukcyjny dla styków mechanicznych. Można to złagodzić, stosując materiały o wysokiej temperaturze topnienia, bardzo ciężkie styki lub używając (jak w rozdzielnicy wysokiego napięcia) podmuchów powietrza do chłodzenia i wydłużania, a tym samym gaszenia łuku. Podczas gdy przełącznik iskrzy, możesz uznać go za „zamknięty”, a przynajmniej nie „otwarty”, więc czas, w którym energia cewki indukcyjnej utrzymuje go w łuk, skutecznie kontroluje szybkość jego otwierania.

MOSFET-y często mają kontrolowane, nieniszczące zachowanie lawinowe, które określa się jako zdolne do powtarzalnego pochłaniania pewnej ilości energii. Konstrukcja obwodu przełączającego jest tak normalna, że ​​energia zgromadzona w indukcyjności obwodu jest rozpraszana w przełączającym FET.

Gdy przełącznik półprzewodnikowy nie jest w stanie poradzić sobie ze zgromadzoną energią indukcyjną, często stosuje się na nich obwód tłumiący, składający się z rezystora i kondensatora połączonych szeregowo. To sprawia, że ​​przełącznik jest mniej wydajny w systemie, dlatego są one wystarczająco duże, aby chronić przełącznik, i nie są większe.