스위치가 열릴 때 스위치를 인덕턴스로부터 보호하는 제너 다이오드가 밸브를 다시 닫을 때 밸브의 켜기 속도에 영향을 줄 수 있습니까?

아시다시피, 솔레노이드 밸브의 턴 오프 속도가 중요한 응용 분야에서는 간단한 플라이 백 다이오드가 효과적이지 않습니다. 어떤 사람들은 문제를 완화시키기 위해 플라이 백 다이오드와 저항을 직렬로 연결하지만 실제로 빠른 응용을 위해서는 제너 다이오드가 권장됩니다.

사진에서 볼 수 있습니다 (왼쪽에서 세 번째).

전압이 제너 전압 V_z보다 높을 때만 전류가 루프를 통해 흐른다 고 생각합니다 (그러나 확실하지 않은 경우 수정하십시오).

내가 이해하지 못하는 것은 :

1. V_z보다 낮은 코일의 전압은 어떻게됩니까? 그곳에 남아 있을까요? 어느 시점에서 전압은 V_z 아래로 떨어지고 다이오드를 포함하는 다리가 빠져 있습니다! 그러나 나머지 전압이 회로의 모든 것에 어떻게 영향을 미칠 수 있습니까? 그리고 다음 차례 명령?

2. 가장 중요한 질문 : 다음 켜기 명령에 부정적인 방식으로 영향을 미칩니 까? 내 응용 프로그램의 경우 초당 10 번 켜고 꺼야합니다 (약 5 사이클 켜기 / 끄기)

3. 그리고 더 낮은 가치에 대해 더 높은 V_z를 선택하는 것 사이의 트레이드 오프는 무엇입니까?! 스위치 (MOSFET) 안전 전압에 도달하지 않는다고 가정합니까? V_z가 낮을수록 더 느리게 꺼 집니까? V_z가 어떻게 긍정적 / 부정적 방식으로 모든 것에 영향을 줄 수 있습니까?

참고로, Arduino 로 Airtec 2P025-08 을 켜고 끄고 싶습니다 . 12Vdc, 0.5A, 코일의 인덕턴스 / 저항을 모릅니다!

약간의 예비 이론.

당신은 아마 알다시피없이 어떤 플라이 백 다이오드, 그것을 정류기 또는 제너 일, 당신은 인덕터에서 (이론적으로 무한) 리베이트 전압해야합니다 (밸브 코일 권선 릴레이 또는 무엇이든) 당신이 갑자기 현재를 중단하려고 할 때마다. 실제로 스파이크는 연결된 회로에서 어떤 종류의 불쾌한 영향을 유발하기 때문에 무한정은 아닙니다. 전기 아크를 생성하고, 파괴적인 고장으로 반도체를 구동하며, 저항을 튀기거나 커패시터 유전체를 통해 펀치합니다. 기타

이 모든 것은 인덕터에 저장된 에너지를 제거하려는 시도입니다.

$E_L = \frac 1 2\, L\, I_L^2$

어디 $I_L$

$E_L$

제너를 사용하면 반동 전압이 클램핑되기 전에 더 많이 상승 할 수 있기 때문에 본질적으로 더 빠릅니다. 물론 제너 전압은 나머지 회로에 위험하지 않도록 선택해야합니다. 클램프가 더 높은 전압에서 발생하고 제너의 항복 동적 저항이 더 낮아질 수 있기 때문에 손실 된 전력이 더 커지므로 변환하는 데 시간이 덜 걸립니다$E_L$

전류가 제너 (또는 클램프 다이오드)를 항복 (전도) 상태로 유지하기에 충분하지 않아서 클램프 동작이 중단 될 때 어떤 일이 발생하는지 궁금하다면, 에너지가 반드시 변환되어야하기 때문에 아마도 진동 할 것입니다. 코일의 전원이 차단되었으며 저장된 에너지는 코일의 전류에 따라 다릅니다. 코일은 커패시터가하는 것처럼 "에너지를 유지"하지 않을 것이다. 왜냐하면 전류 가 코일 자체로 흐를 수 있기 때문이다 . 따라서 나머지 에너지는 다른 방법으로 변환 할 수 있습니다 : 다이오드의 부유 용량 및 누설 전류 및 코일 자체의 기생 용량 (예 :). 일종의 비 이상적인 비선형 탱크 회로로, 에너지가 완전히 열로 변환 될 때까지 진동이 감쇠됩니다.

편집하다

(@supercat의 의견에 대한 답변)

다음은 위에서 설명한 것과 유사한 상황에서 발생할 수있는 감쇠 진동을 보여주는 LTspice를 사용하여 급히 고안된 회로 시뮬레이션의 결과입니다.

과도 분석은 다음 플롯을 생성합니다.

흥미로운 부분을 확대하면 다음과 같습니다.

다음의 매우 확대 된 플롯에서 진동의 추정 주파수를 볼 수 있습니다 (LTspice 커서가있는 위치를 보여주기 위해 이미지를 향상 시켰습니다).

아아, 전자, 그것은 혼란스럽고 잔인한 정부입니다.

그래도 재미있게 만듭니다.

여기서 문제는 문제 및 / 또는 솔루션의 다른 구성 요소의 반응 속도입니다.

첫째 : 다이오드의 순방향 전압과 순방향 전류가 연결됩니다. 전압이 높을수록 전류가 더 쉽게 흐릅니다.

둘째 : 전류가 흐르고 꺼진 코일은 매우 빠르게 반응합니다. 전류가 마이크로 초의 몇 분의 1 분의 1도 안되는 곳에 갈 수 없다면 견딜 수없는 전압 (1000도 아닌 경우 100도)까지 상승 할 수 있습니다.

따라서 직렬로 저항을 추가하는 것은 약간의 트릭으로 반응을 약간 조정하여 다이오드가 전력을 드리블하기 시작하기 전에 코일 전압을 조금 더 증가시킬 수 있습니다. 그러나 저항도 전류 경로에 있으므로 자체 도움을 방해하므로 실제로 열등한 솔루션입니다.

그러나 제너 다이오드는 마 법적입니다. 고장 전압에 도달하면 실제로 ... 음 .. 고장! 고장시 제너 다이오드의 전압 전류 곡선은 훨씬 더 인상적입니다.

따라서 제너 컨덕턴스에 도달하면 전류가 실제로 순간적으로 사라질 수 있습니다. 앞에서 언급했듯이 제너 컨덕턴스에 도달하는 코일은 케이크 조각입니다.

제너 전압과 관련하여, 3V와 6V 사이의이 응용에서의 차이는 6V와 12V 사이의 차이보다 더 두드러진다. 일반적으로 Vz> 2 * VCC의 규칙은 빠른 스위치 오프를 보장하기에 충분합니다. 더 중요한 것은 제너가 현재 스파이크를 처리 할 수 ​​있다는 것입니다.

젠더가 보호를위한 일반 다이오드만큼 인기가없는 이유는 전류 처리 기능이기 때문에 보호 장치를 파괴하는 것이 목적을 약간 어기는 것입니다.

나는 독일로 통근하기 전에 쇼핑을해야하므로 지금 반올림하겠습니다.

편집 : PS : 초당 10 회는 고속 요구 사항이 아닙니다. 릴레이의 고속 스위치 끄기는 1 밀리 초 이하입니다. 게시하기 전에이 지점을 맨 위에 놓는 것을 잊었습니다. 고속 스위치 오프는 새로운 스위치 온을 방해하지 않습니다.

순서대로 질문 :

1. 최대 밀리 초로 매우 빠르게 붕괴됩니다. 실제로 전압은 코일 분배 커패시턴스와 대부분 스트레이 및 트랜지스터 커패시턴스가있는 LC 탱크 회로이기 때문에 즉시 제로로 이동하지 않으므로 고주파에서 '링'됩니다. 코일은 상당한 저항을 가지므로 Q가 낮고 링잉이 빠르게 감쇠됩니다.

2. 10ms 이상 기다리면 다음 작업에 실질적인 영향을 미치지 않습니다.

3. 트랜지스터에서 Vz가 높을수록 단단하지만 더 빨리 꺼집니다. 턴온은 적절하게 영향을받지 않습니다 (턴온 속도를 향상시키기위한 다른 트릭이 있습니다). Vz를 가능한 최대 전원 공급 장치 전압 (최악의 경우)에 다이오드 드롭을 더한 값보다 낮게 설정하면 코일이 켜질 때 제너 다이오드가 작동하여 제너와 트랜지스터가 손상 될 수 있습니다. 오른쪽 회로에는 그러한 문제가 없습니다 (그러나 지속적인 과전압으로 인해 제너 다이오드가 과열 될 수 있습니다).