Защита транзистора от эдс самоиндукции. Защита транзисторов от ЭДС самоиндукции при коммутации индуктивной нагрузки

Как возникает ЭДС самоиндукции при отключении индуктивной нагрузки. Почему она опасна для транзисторов. Какие методы защиты от ЭДС самоиндукции применяются в электронике. Как правильно подключить защитный диод.

Что такое ЭДС самоиндукции и почему она опасна для транзисторов

При отключении индуктивной нагрузки, такой как электродвигатель или реле, в обмотках возникает кратковременный всплеск напряжения, называемый ЭДС самоиндукции. Это явление обусловлено стремлением магнитного поля катушки поддерживать ток в прежнем направлении.

Величина ЭДС самоиндукции может в десятки раз превышать напряжение питания. Для транзисторного ключа такой импульс напряжения представляет серьезную опасность и может привести к пробою p-n перехода.

Основные способы защиты транзисторов от ЭДС самоиндукции

Существует несколько распространенных методов защиты полупроводниковых ключей от всплесков напряжения при коммутации индуктивных нагрузок:

• Защитный диод параллельно нагрузке
• RC-цепочка параллельно нагрузке
• Варистор параллельно нагрузке
• Стабилитрон в цепи коллектор-эмиттер транзистора
• Защитная RC-цепь в цепи коллектор-база

Рассмотрим подробнее принцип работы и особенности применения каждого из этих методов.

Защитный диод как основной способ подавления ЭДС самоиндукции

Наиболее простой и эффективный метод — установка защитного диода параллельно коммутируемой индуктивной нагрузке. При отключении нагрузки ток самоиндукции замыкается через диод, предотвращая появление опасных перенапряжений на транзисторе.

Важные требования к защитному диоду:

• Максимальный импульсный ток диода должен превышать ток нагрузки
• Обратное напряжение диода должно быть выше напряжения питания схемы
• Диод должен обладать малым временем восстановления

Для мощных нагрузок часто применяют быстродействующие диоды Шоттки, способные пропускать большие импульсные токи.

Особенности подключения защитного диода в схеме

При монтаже защитного диода важно соблюдать правильную полярность его подключения:

• Катод диода подключается к плюсу питания нагрузки
• Анод диода соединяется с коллектором/стоком транзистора

Неправильное подключение защитного диода приведет к короткому замыканию при включении транзистора.

Диод следует располагать как можно ближе к выводам коммутируемой индуктивности для уменьшения паразитных индуктивностей монтажа.

RC-цепочка для защиты от ЭДС самоиндукции

Альтернативой защитному диоду может служить RC-цепь, включаемая параллельно индуктивной нагрузке. Она позволяет ограничить скорость нарастания напряжения при отключении тока.

Преимущества RC-снаббера:

• Отсутствие полярности при подключении
• Ограничение dU/dt при включении и выключении
• Подавление высокочастотных помех

Недостатки по сравнению с диодом — более высокая стоимость и сложность расчета номиналов компонентов.

Применение варисторов для защиты от перенапряжений

Варистор представляет собой нелинейный резистор, сопротивление которого резко падает при превышении определенного порогового напряжения. Это позволяет эффективно ограничивать амплитуду импульсов перенапряжения.

Достоинства варисторов:

• Высокое быстродействие
• Способность поглощать большую энергию
• Долгий срок службы
• Простота применения

Варисторы часто используются для защиты от перенапряжений в силовой электронике и электроприводе.

Защита с помощью стабилитрона

Включение стабилитрона между коллектором и эмиттером транзистора позволяет ограничить напряжение на ключе на уровне напряжения стабилизации.

При выборе стабилитрона необходимо учитывать:

• Напряжение стабилизации должно быть выше напряжения питания
• Мощность стабилитрона должна соответствовать энергии, запасенной в индуктивности

Этот способ эффективен для маломощных нагрузок, но имеет ограниченное применение в силовой электронике.

Снабберная RC-цепь в цепи коллектор-база

Установка RC-цепочки между коллектором и базой биполярного транзистора позволяет отвести часть энергии самоиндукции в цепь базы. Это предотвращает пробой коллекторного перехода.

Преимущества метода:

• Эффективное ограничение напряжения коллектор-эмиттер
• Улучшение динамических характеристик ключа
• Подавление паразитных колебаний

Однако расчет параметров цепи достаточно сложен и требует учета характеристик конкретного транзистора.

Выбор оптимального метода защиты транзистора

При выборе способа защиты транзисторного ключа от ЭДС самоиндукции следует учитывать:

• Параметры коммутируемой нагрузки (ток, индуктивность)
• Частоту коммутации
• Требования по быстродействию
• Ограничения на рассеиваемую мощность
• Допустимые уровни электромагнитных помех

В большинстве случаев оптимальным решением является использование защитного диода благодаря простоте и надежности этого метода. Для особо ответственных применений рекомендуется комбинировать несколько способов защиты.

Заключение

Защита транзисторных ключей от ЭДС самоиндукции — важный аспект проектирования надежных электронных устройств. Правильный выбор и реализация методов подавления выбросов напряжения позволяет значительно повысить надежность и долговечность полупроводниковых коммутаторов.

Защита выходных транзисторов от перенапряжений,вызываемых ЭДС самоиндукции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                         Защита коммутаторов ( если можно это так назвать )…

 

 

 

Защита выходных транзисторов от перенапряжений, вызываемых ЭДС самоиндукции

 

Ч0 защищать ? Ну в первую очередь выходной силовой транзистор,который дергает мандушку зажигания и испытывает нехилы нагрузки ( до 400 вольт,до 20 ампер,а то и больше). Второе по вылетанию звено – датчики,задающие момент зажигания.Третье – сами мелкосхемы,вылетающие при перенапряжениях и мильных импульсах «на входе».Плюс – соблюдение теплового режима .

 

Транзыстор в основном вылетает от перенапряжения — при колебательном процессе во вторичной обмотке мандушки зажигания (когда искра идет – для дибилов),в первичной обмотке индуцируется ЭДС самоиндукции до 400в,которая с радостью идет на транзистор,который – если не расчитан на такие напряжения участка К-Э (коллехтор-ебмиттер) – так же с радостью вылетает ( ясен болт,лежи себе спокойно в помойке и не грейся под током)

— и при превышении проходящего через него тока – когда переход КЭ открыт (идет накопление в первичной обмотке) ,по нему может жарить 20,а то и больше Ампер. Если транзюк на такой ток расчитан,и если превышение его максимального тока импульсное – то как правило ничего ему не делается,а вот если нет – опять же вылетает.

Защита от перенапряжений – самая простая – это мощный стабилитрон (или несколько последовательно включеных) парралельно участку К-Э

 

 

 

 

                                                                                           

 

 

Стабилитрон выбирается просто – смотрится какой транзюк (его марка),в справочнике ли в инете узнается его максимальное напряжение участка коллехтор-ебмиттер – и под это же (ну или чуть ниже,чтоб с запасом) напряжение выбирается стабилитрон,по параметру «напряжение пробоя»  (или стабилитронЫ,для включения последовательно,т.е. друг за другом),током от ампера и выше. K примеру – нужно ограничить до 400 вольт,тогда есть вариант – или два стабилитрона КС680 ( с напряжением пробоя 180 вольт каждый),включенные последом ( общее будет 180+180=360 воль) , или 4 стаба Д817Г по 100 в каждый ( соответственно в сумме будет 400в)… ну или искать буржуйский мощный под эти же параметры.

 

   Другой способ – стабилитрон в участок коллектор-база :

 

 

                                                           

 

Принцип – при увеличении напряга до уровня пробоя стабилитрона,тот пробивается и на базу транзюка прет ток,который его приоткрывает на период действия импулса перенапряжения.Проводящий участок колектор-эмиттер шунтирует источник напряжения,ограничивая импульс на приемлемом уровне. Обычно туда лепят КС518.

 

         Третий – наверное наиболее путний – за счет «внутренних средств» управляющей микросхемы  (L497, KC1055 )

В ентой микрухе реализована возможность защиты транзистора от перенапряжений – но вот не во всех моделях коммутаторов она включена  — заботой производятелов о своевременном «вылете» коммутатора и отдаванием наших денег за новый…

 

Сидит эта возможность на 15-м выводе (если микруха в 16-ти ножном корпусе. Если ног 20 – то на 18-м) , выглядит таким вот хреном

 

 

                                                                                    

Напряжение расчитывается по формуле (22,5/R3+ 0,005)*R2+22,5

По даташиту R2 5 килоом, R3  350 ом,напряжение около 350 в. Варьируя номиналы можно устанавливать требуемый порог ограничения напряжения.Один момент – прежде чем расчитывать – надо знать на какое напряжение расчитан транзистор,т.е. позырить его марку и порыться в справочнике.Хотя иногда их ставят не в корпусне а просто как пластинку,залитую компаундом,безо всяких маркировок ( встречались такие BU941)…

 

Ограничения по току тут не распейсываю,т.к. обычно оно уже задействовано производятелами штатными средствами мокросхемы.Единственный момнет,который указывался – менять токоограничивающий резистор,если он выполнен в виде припаяной полоски железа – на обычный резюк 0,1 Ом , 2 Ватта,марки С5-16МВ – дескать у пластинки края хреново пропаяны могут быть.

 

 

Следующий пункт по частоте вылетания – датчик Холла . Вылетать любит от бросков напряжения, и по непроверенной инфе – от изменения намагниченности меняются характеристики.Ну и заводской брак есть,как у мну было… Защита – опять же или стабилитроны по питанию ( по справочнику,напряжение питания от 6 до 16 вольт,допускаемые кратковременные броски напряга в бортсети ( до 10 микросекунд) – 42в у датчика ДМИ-01 и 34в у IAV2A,IAV10A, IAV50A ) или стабилизатор (извращенцы могут поставить внешний на КРЕН5 J  ), на заводах в некоторые моджели коммутаторов лепят такой параметрический стаб :

 

 

 

Менять вылетевший дрочевно,заделан он там так что надо будет сымать датчик-распределитель с двигла, вытаскивать вал…менее дрочевно ежели есть аварийный вибратор (в коммутаторе ли отдельно) – можно на ем доехать до гаража ли СТО,сношаться уже там.

 

 

Электромагнитный датчик – скажу честно,не общался. Единственный момент,какой про него знаю – что может Эдс на нем до сотни (или сотен) вольт достигать… ну и из его описания сделал домыслы – опять же намагниченность и провода в обмотке перегореть ли оборваться могут…

 

 

Еще пункт «вылетания» — сами микросхемы и входные части коммутаторов,те что сигнал с датчика принимают…

Микрухи L497 и аналоги летят опять же  «по питанию» , внутренний стаб микрухи ограничивает это дело от 7 до 8 вольт, дополнительный (7 вывод) – аж до 27,так что стабилитроны по питанию лишними не будут,ну и электрику развалюхи в порядке надо содержать,регулятор напряжения тот же…

Еще иногда на вывод «входа сигнала от датчика» тоже стаб вешают,типа КС456,или конденсатор 2,2 нФ – для ограничения импулься ежели таковой возникнет.

 

Вылетание входной части обычно бывает у коммутаторов,работающих с электро-магнитным датчиком,т.к. производители лепят (вернее лепили) туда обычно ту же L497 и ее аналоги,дорабатывая «вход»  транзисторным каскадом,дабы сигнал датчика был понятен микрухе. Для э/м датчика существует своя микруха,именуемая как L484, и ее Российский аналог К1055КП1 (видимо недавно появился,т.к. ранее об ем не слыхал ).Вот тот транзюковый каскад обычно и вылетает,вотправда от чего – не скажу т.к. не знаю,гы-гы-гы. Догадываюсь что опять же «по питанию» или от ЭДС-а выше сотни вольт (см.выше).

 

MOSFET паразитный диод, или таки защитный? / Хабр

MOSFET (metal‑oxide‑semiconductor field‑effect transistor) — транзистор по технологии металл‑оксид‑полупроводник с полевым эффектом. Данный тип транзисторов уверенно вошёл в обиход во всех областях применения, как наиболее эффективное решение многих задач. Вы наверняка в курсе, что он применяется в качестве ключей в силовой электронике, причём не только в «чистом» виде, но и в составе IGB‑транзисторов. В частности, в вычислительной технике все цепи питания построены на базе MOSFET’ов.

Но статья не о самом транзисторе, материалов по которому очень много, а про его небольшую часть — встроенный диод, который иногда называют защитным, а иногда — паразитным. Данный диод характерен для наиболее распространённых транзисторов с индуцированным каналом (транзисторы со встроенным каналом настолько редки, что я как‑то искал пример их существования в природе продаже пару дней).

а) n-канальный и б) p-канальный MOSFET’ы со встроенным диодом

Изначальная природа данного диода — внутренняя структура самого транзистора. У него имеются области разной проводимости, которые можно рассматривать, как обычный биполярный транзистор, который в свою очередь, как бы состоит из двух диодов. При этом в «правильную» сторону диода можно игнорировать — сопротивление индуцированного канала намного меньше сопротивления данного диода, и через последний пойдёт минимальный ток. А вот обратный диод, вот он — таки паразит!

Эквивалентные схемы MOSFET’а

Упрощенная внутренняя структура n-канального MOSFET’а

Почему этот диод является паразитным? Дело в том, что он проводит ток даже в закрытом состоянии транзистора. Точнее, в диапазоне состояний, когда основной канал уже закрыт и почти не проводит ток. Для схемотехников это является большой головной болью. Одна радость — проводит ток он в «неправильную» сторону, т. е. при штатной эксплуатации транзистора к нему просто не прикладывают напряжение в «неправильную» сторону и он всегда закрыт.

Однако, при коммутации индуктивной нагрузки, типа реле, дросселя или обмоток двигателя всегда возникает обратный выброс напряжения, что связано с ЭДС самоиндукции, которая накапливается в магнитном поле катушки (отдельная тема, если что). То есть, данный диод будет проводить ток этого самого обратного выброса. В 99% случаев это хорошо и погасит паразитный импульс. Но! Данный диод имеет очень «плохие» характеристики — высокое падение на нём напряжения, а значит — высокое сопротивление, что приводит к большому тепловыделению, а тепловыделение может спровоцировать выход транзистора из строя. Отдельно необходимо заметить, что данный диод не очень толерантен к высоким напряжениям, а обратный выброс напряжения, при резком отключении проходящего тока, всегда намного выше номинального напряжения питания данной индуктивности (на чём построены все повышающие DC‑DC преобразователи). Что же делать?

Разработчики MOSFET’ов не долго думали и воткнули внутрь самого транзистора ещё один диод, но уже специальный «защитный», который ставится в ту же сторону, что и паразитный, но имеет уже вполне приличные характеристики. Часто это диод Шотки, у которого низкое падение напряжения (малое сопротивление). В даташитах MOSFET’ов всегда указывают характеристики этого диода. По ним легко определить — является ли диод паразитным или защитным. Если падение напряжения на нём велико (около одного вольта) — диод паразитный, мало (менее полувольта) — защитный.

Ещё пару слов про «неправильный» режим работы MOSFET’а. Существуют топологии, где требуется включить транзистор так, чтобы защитный диод работал в прямом направлении. Например, при коммутации двух источников питания:

Схема включения повышающего преобразователя в режиме UPS (с муськи)

Здесь p‑канальный MOSFET включен так, чтобы 5 вольт питания не попадали на выход TP4056, что привело бы к отключению батареи от зарядки (связано с особенностями топологии TP4056). Данная схема имеет несколько мелких недостатков, но сейчас не об этом… Если для реализации данной схемы вы выберете транзистор с защитным диодом, то всё будет работать так, как задумано. Но если диод окажется «паразитным» велика вероятность того, что в тот момент, когда исчезнет напряжение на входе блока питания, вы получите «провал» по току, который приведет к перезагрузке вашего ардуино, роутера, или того устройства, что вы пытались от пропадания питания и защитить.

Почему это может произойти? — Питание 5 вольт не исчезнет мгновенно, так как на выходе блока питания имеются ёмкие конденсаторы, что приведёт к плавному снижению напряжения при разряде этих конденсаторов на нагрузку. Условием же открытия p‑канального MOSFET’а является отрицательный потенциал на затворе (G — gate) относительно истока (S — source). У разных транзисторов он разный (см. даташит, параметр «Vgs(th)»), но суть в том, что даже если он не очень велик, мы можем попасть в «мёртвую область». Например, Vgs(th) = -1. 5V, а напряжение на источнике питания упало уже до двух вольт, а на выходе TP4056, скажем, 3.4V (аккумуляторы не успели зарядиться полностью). т. е. разница напряжений всего 1.4 вольта, чего недостаточно для открытия транзистора, а MT3608 в этом случае уже не сможет обеспечивать работу нагрузки, если нет диода, который пропустит ток «мимо» транзистора. Если же мы имеем «защитный» диод, то он отработает корректно — падение напряжение на нём невелико, и нагрузка будет в порядке, а вот паразитный диод «скушает» добрый вольт от 3.4, останется 2.4V на входе повышайки (MT3608), и она с большой вероятностью уже не сможет корректно работать, хоть и заявлена работа от двух вольт, но при внятной нагрузке это точно не так — уже при трёх вольтах подобные повышайки не держат ток больше 200мА.

Надеюсь, что изложил всё понятно, и оно было вам полезно.

Самоиндукция: определение, формула, практическое применение

«Самоиндукция останавливает рост напряжения в индуктивных цепях». Если ваша работа или хобби связаны с электричеством, вы наверняка слышали подобные высказывания. На самом деле это явление присуще индуктивным цепям как в явном виде, например катушки, так и в неявном, например паразитные параметры кабеля. В этой статье мы простыми словами расскажем, что такое самоиндукция и где она используется.

• Определение
• Индуктивность
• Трансформатор взаимной индукции
• Польза и вред
• Заключение

Определение

Самоиндукция – это появление в проводнике электродвижущей силы (ЭДС), направленной в противоположном направлении относительно напряжения источника питания при протекании тока. Причем возникает в момент изменения силы тока в цепи. Изменяющийся электрический ток создает изменяющееся магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует ЭДС в проводнике.

Это похоже на формулировку закона электромагнитной индукции Фарадея, где сказано:

При прохождении магнитного потока через проводник в последнем возникает ЭДС. Она пропорциональна скорости изменения магнитного потока (мат. производной по времени).

Т.е.:

E = dF/dt ,

Где E — ЭДС самоиндукции, измеряемая в вольтах, F — магнитный поток, единица измерения Wb (Вебер, она же равна V / с)

Индуктивность

Мы уже говорили, что индуктивным цепям присуща самоиндукция, поэтому рассмотрим явление самоиндукции на примере индуктора.

Катушка индуктивности представляет собой катушку изолированного проводника. Для увеличения индуктивности увеличивают число витков или помещают внутрь катушки сердечник из магнитомягкого или другого материала.

Единицей индуктивности является Генри (Гн). Индуктивность характеризует, насколько сильно проводник противодействует электрическому току. Так как вокруг каждого проводника, по которому течет ток, образуется магнитное поле, и если поместить проводник в переменное поле, то в нем появится ток. В свою очередь, магнитные поля каждого витка катушки складываются. Тогда вокруг катушки, по которой течет ток, возникнет сильное магнитное поле. При изменении его силы в катушке будет изменяться и магнитный поток вокруг нее.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, если катушку пронизать переменным магнитным потоком, то в ней возникнет ток и ЭДС самоиндукции. Они будут препятствовать протеканию тока в индуктивности от источника питания к нагрузке. Их еще называют экстратоками ЭДС самоиндукции.

Формула ЭДС самоиндукции на индуктивности:

То есть чем больше индуктивность, и чем больше и быстрее меняется ток, тем сильнее будет всплеск ЭДС.

При увеличении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, которая направлена ​​против напряжения источника питания, соответственно рост тока будет замедляться. То же самое происходит при уменьшении — самоиндукция приведет к появление ЭДС, которая будет поддерживать ток в катушке в том же направлении, что и раньше. Отсюда следует, что напряжение на выводах катушки будет противоположно полярности источника питания.

На рисунке ниже вы видите, что при включении/выключении индуктивной цепи ток резко не возникает, а изменяется постепенно. На это указывают и законы переключения.

Другое определение индуктивности таково: магнитный поток пропорционален току, но в его формуле индуктивность выступает как коэффициент пропорциональности.

F = L * I

Трансформатор и взаимоиндукция

Если разместить две катушки в непосредственной близости, например, на одном сердечнике, то будет наблюдаться явление взаимной индукции. Пропустим переменный ток в первом, тогда его переменный поток проникнет в витки второго и на его выводах появится ЭДС.

Эта ЭДС будет зависеть от длины провода, соответственно количества витков, а также от величины магнитной проницаемости среды. Если их просто поставить рядом друг с другом, ЭДС будет низкой, а если взять сердечник из магнитомягкой стали, то ЭДС будет гораздо больше. Собственно, так устроен трансформатор.

Интересно: это взаимное влияние катушек друг на друга называется индуктивной связью.

Польза и вред

Если разобраться в теоретической части, то стоит рассмотреть, где явление самоиндукции применяется на практике. Рассмотрим примеры того, что мы видим в быту и технике. Одним из самых полезных приложений является трансформатор, принцип его работы мы уже рассмотрели. Сейчас все реже и реже, но раньше в светильниках использовались дневные люминесцентные лампы. Принцип их работы основан на явлении самоиндукции. Вы можете увидеть ее схемы ниже.

После подачи напряжения ток протекает по цепи: фаза — дроссель — спираль — стартер — спираль — ноль.

Или наоборот (фаза и ноль). После срабатывания стартера его контакты размыкаются, затем дроссель (катушка с большой индуктивностью) стремится поддерживать ток в том же направлении, наводит ЭДС самоиндукции большой величины и происходит зажигание ламп.

Аналогичным образом это явление относится к цепи зажигания автомобиля или мотоцикла, работающего на бензине. В них в разрыв между дросселем и минусом (землей) устанавливается механический (прерыватель) или полупроводниковый ключ (транзистор в компьютере). Этот ключ в момент, когда в цилиндре должна образоваться искра для воспламенения топлива, разрывает цепь питания катушки. Тогда энергия, запасенная в сердечнике катушки, вызывает увеличение ЭДС самоиндукции и напряжение на электроде свечи увеличивается до тех пор, пока не произойдет пробой разрядника, или пока катушка не перегорит.

В источниках питания и звуковом оборудовании часто необходимо удалить из сигнала лишние пульсации, шумы или частоты. Для этого используются фильтры разной конфигурации. Один из вариантов — фильтры LC, LR. За счет препятствия нарастанию тока и сопротивления переменного тока соответственно удается достичь поставленных целей.

ЭДС самоиндукции вредно для контактов выключателей, автоматических выключателей, розеток, автоматов и прочего. Вы могли заметить, что когда выдергиваешь вилку работающего пылесоса из розетки, очень часто заметна вспышка внутри него. Это сопротивление изменению тока в катушке (в данном случае обмотке двигателя).

В полупроводниковых ключах ситуация более критическая — даже малая индуктивность в цепи может привести к их пробою при достижении пиковых значений Uке или Usi. Для их защиты устанавливаются снабберные цепи, на которых рассеивается энергия индуктивных всплесков.

Заключение

Подведем итоги. Условиями возникновения ЭДС самоиндукции является: наличие индуктивности в цепи и изменение тока в нагрузке. Это может происходить как в процессе эксплуатации, при изменении режимов или возмущающих воздействиях, так и при переключении устройств. Это явление может привести к повреждению контактов реле и пускателей, так как приводит к искрению при размыкании индуктивных цепей, например, электродвигателей. Для снижения негативного воздействия большая часть коммутационного оборудования оснащена дугогасительными камерами.

В полезных целях явление ЭМП используется довольно часто, от фильтра для сглаживания пульсаций тока и частотного фильтра в аудиоаппаратуре, до трансформаторов и высоковольтных катушек зажигания в автомобилях.

Напоследок рекомендуем посмотреть полезное видео по теме, в котором кратко и подробно рассматривается явление самоиндукции:

Надеемся, что теперь вам стало понятно, что такое самоиндукция, как она проявляется и где его можно использовать. Если у вас есть вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Родственные материалы:

• Свойства и характеристики электрического поля
• Законы Фарадея в химии и физике
• Распределение заряда в проводнике

транзисторы — Какую роль играет этот диод?

спросил 4 года 5 месяцев назад

Изменено 4 года, 5 месяцев назад

Просмотрено 2к раз

\$\начало группы\$

Я только что купил комплект Arduino Uno и просматриваю все проекты в буклете, входящем в комплект. От простейших схем со светодиодами и резисторами до знакомства с платой Arduino, макетирования и стряхивания пыли с моих знаний в области электроники, которые не использовались около 30 лет. Он нуждается в обеспыливании.

Одна из схем просто демонстрирует переключение питания с помощью двигателя и NPN-транзистора. Я понимаю каждый аспект этой самой простой схемы, за исключением функции диода, который, насколько я могу судить, не играет никакой роли в работе схемы. Это, безусловно, существует по какой-то причине, поэтому мой вопрос: что это за причина?

• транзисторы
• двигатель
• диоды
• базовый

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Этот диод предназначен для подавления любой противо-ЭДС, возникающей при выключении двигателя. В общем, когда у кого-то есть индуктивная нагрузка, такая как двигатель или соленоид электромагнита, при его включении будет начальное падение тока, так как часть тока будет действовать для формирования магнитного поля вокруг катушки. И наоборот, при выключении это созданное магнитное поле должно рассеяться. Когда на месте нет диода обратной ЭДС, путь будет проходить через BJT, что почти наверняка повредит его или, возможно, другие компоненты в зависимости от схемы.

Что касается полярности самого диода, то при пропускании тока в одном направлении вы создаете поле в соответствующем направлении. Когда вы останавливаете источник, это поле возвращается в исходное положение, что означает, что ток на мгновение потечет в другую сторону.

Все реактивные (емкостные и индуктивные) нагрузки имеют такую ​​характеристику «накопления», которую необходимо учитывать при проектировании, за исключением резистивных нагрузок. Если вы хотите узнать больше об основных уравнениях и тому подобном, Википедия — хорошее место для начала, или для хорошего чтения попробуйте «Искусство электроники», Горовиц и Хилл, 3-е издание.

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

Двигатель является ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКОЙ.

В соответствии с Законом индукции Фарадея, согласно которому изменяющийся во времени ток создает магнитное поле с величиной, прямо пропорциональной изменению тока в проводнике с течением времени, и (поскольку в физике существует много симметрии) изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле (разность потенциалов), окружающее проводник, которое проявляется как противодействие изменению тока, создавшему магнитное поле. Это связано с законом Ленца, который дополняет формулу Фарадея для электромагнитной индукции, где создается электродвижущая сила, равная скорости изменения магнитного поля с течением времени (что было вызвано изменением потока тока).0003

Закон Фарадея: противо-ЭДС = (-1) дБ/dt Н, где противо-ЭДС — потенциал напряжения, противоположный протекающему току, создающему сопротивление изменению, «-1» — закон Ленца, «дБ» — изменение магнитного потока, а «dT» — это период времени, в течение которого измеряется изменение, а N — количество витков провода в изменяющемся электрическом поле.

Ваш двигатель индуктивный из-за большого количества витков провода. Когда он запускается, он медленно набирает скорость вместо того, чтобы мгновенно достигать максимальной скорости из-за закона Ленца, заставляющего противо-ЭДС сопротивляться изменению потока тока до тех пор, пока поток тока не перестанет изменяться и не достигнет своего максимума. Теперь в соответствующем магнитном поле хранится энергия. Когда вы выключите двигатель, он все еще будет вращаться, и теперь вместо того, чтобы потреблять энергию, он будет ее генерировать. Первоначальная обратная ЭДС текла к источнику питания, но теперь, когда двигатель замедляется, индуктивность будет сопротивляться изменению тока и заставит ток течь вперед и в коллектор транзисторов.

Поскольку ток — это поток электронов, электроны должны откуда-то браться. Ваш транзистор соединяет двигатель с ЗАЗЕМЛЕНИЕМ, где он изначально был источником электронов. Электроны, «перемещенные» электродвижущей силой, индуцированной разрушающимся магнитным полем, будут собираться в коллекторе транзистора без диода, и их придется получать от вашего источника питания, который этого не любит.